В основу сценария легла одноименная повесть писателя Бориса Бедного. Прошедший войну и немецкий плен Бедный по профессии был лесосплавщиком и отлично разбирался в фактуре. Поэтому «Девчата» своей достоверностью были непохожи на другие произведения в стиле соцреализма. Едва повесть Бедного, вышедшая в «Роман-газете», попалась на глаза молодому режиссеру Юрию Чулюкину, он сразу разглядел в ней потенциал настоящего кинохита. Посоветовавшись с писателем, они решили развить «бытовую» тематику сюжета и добавить в него немного яркости. Бедный с энтузиазмом принялся за работу и очень быстро подготовил новый вариант сценария.

Изначально роль Тоси Кислициной режиссер Юрий Чулюкин пообещал своей жене, Наталье Кустинской. Актриса вовсю готовилась к пробам, даже изменила походку и нарисовала веснушки, чтобы смотреться проще. А потом узнала, что съемки кинокартины уже ведутся, а главную роль играет Надежда Румянцева. Желая избежать семейного скандала, Чулюкин оправдывался как мог: он утверждал, что худсовет посчитал Кустинскую слишком красивой для образа Тоси, и предложил ей роль Анфисы. Однако актриса на такую сделку с мужем не пошла. Румянцева и на пробах вела себя так же, как в фильме: шутила, искрилась энергией, с кем-то умудрилась сдружиться, а с кем-то — разругаться. Глядя на нее, руководитель проекта Михаил Ромм заявил: «Играть роль будет эта пичуга». Передовиком производства и бравым лесорубом Ильей Ковригиным хотели изначально сделать Владимира Трещалова. Но актер Николай Рыбников совершил невозможное — сбросил 20 кг за 2 недели, а потому получил желанную роль. Образ Тоси — немного наивной, скромной, но в то же время решительной хрупкой девочки — пришел к Надежде Румянцевой сам. Точнее говоря, пришла — ею оказалась поклонница актрисы, постучавшаяся к ней в квартиру. Румянцева пригласила ее на чай, и девушка сняла свое простенькое пальто. Шапку-ушанку она оставила на голове и так и сидела в ней, рассказывая актрисе о своих заботах и жизни в детдоме. Актриса была убеждена, что именно такой и должна была стать Тося — в тонком пальто, которое годится лишь для теплого Симферополя, и в совершенно не соответствующих погоде ботиночках. По сюжету Тосе 18 лет, она значительно моложе Ильи. На самом же деле Румянцева и Рыбников были ровесниками — на момент съемок им обоим было чуть за 30 лет. Николай Рыбников, как и Юрий Чулюкин, хотел пристроить свою жену Аллу Ларионову на роль красавицы-телефонистки Анфисы. Но Чулюкин к тому времени уже утвердил на нее Светлану Дружинину (кстати, будущего режиссера «Гардемаринов») и менять ничего не захотел. На всем протяжении съемок актер очень холодно относился к девушке. Отношения с Румянцевой у актера тоже не сложились. До роли Тоси актриса была малоизвестной, а утверждала, что раз фильм называется «Девчата», то главная в нем она. Рыбникову она казалась выскочкой, которой непонятно почему восхищается Чулюкин. Так что сцены ссор получались у них отлично и с первого дубля, а вот над любовными сценами пришлось покорпеть. А актриса Инна Макарова обиделась на режиссера фильма из-за вырезанной сцены и даже не пришла на премьеру. По сценарию, ее героиня Надя Ерохина не испытывала чувств к Ксан Ксанычу, а встречалась с ним, только чтобы не остаться в старых девах. Но, подслушав разговор Ильи и Тоси, решает разорвать с ним отношения, чтобы все же испытать настоящую любовь. Сцену отсняли, но при монтаже Юрий Чулюкин посчитал ее слишком серьезной для комедийного фильма и предпочел вырезать. Фильм начали снимать на «Мосфильме». На Мосфильмовской улице, где в 60-х было не так много зданий, для съемок специально посадили 300 деревьев, соорудили здание клуба и повесили огромную вывеску «Леспромхоз». Грим наносили актерам на киностудии, а уже через пару минут они оказывались прямо на съемочной площадке. Когда потеплело, пришлось покрывать все искусственным снегом. Затем съемки переместились на Северный Урал, в настоящий леспромхоз. И хотя виды там были великолепные, удалось снять лишь очень небольшое количество сцен: при −30 °C (а иногда и при −40 °C) актеры прямо тряслись от холода. А во время съемок сцены, где Тося приносит лесорубам кастрюлю грибного супа, произошел неожиданный инцидент. Надежда Румянцева по сюжету раздала алюминиевые миски и ложки. А актер Николай Рыбников, который играл Илью Ковригина, настолько вошел в роль, что облизал ложку. Она мгновенно примерзла к губе. Съемки остановили, хотели звать врача, но актер решительно оторвал ложку вместе с кожей. Актриса смогла только ахнуть: «Вот это мужество!» В конце весны съемочная группа отправилась в Тверь. Там уже было тепло, и за кадром актеры прятались от солнца под зонтиками. Зато перед камерой они в теплых тулупах весьма убедительно поеживались от холода и притопывали на месте, чтобы согреться. Однако жарче всего пришлось актерам в Ялте, при температуре +30 °C. Именно там снимали финальную романтическую сцену под елью. Румянцева и Рыбников так перегрелись, что гримерам после каждого дубля приходилось вытирать им со лба пот. Возможно, это единственный советский фильм, в котором полностью отсутствуют отрицательные герои. Ну как можно бригадира Илью Ковригина, роль которого исполнил Николай Рыбников, назвать плохим? Он передовик, его портрет висит на доске почета в местном клубе. Или может быть «плешивый» жених Ксан Ксаныч (Виктор Байков) отрицательный? Ни в коем случае. Он стремится создать ячейку общества, ухаживает и подкармливает соседку главной героини Тоси Кислицыной (Надежда Румянцева) – Надю (Инна Макарова). Очень даже положительный, не будем же мы его судить за возраст? Или кто-то скажет, что телефонистка Анфиса Павловна (Светлана Дружинина) отрицательная героиня? Вы только представьте: Анфиса работала телефонисткой на почте поселка и встречалась с Ильей, а тут приезжает 18-летняя «молодка» из Симферопольского кулинарного техникума и отбивает у нее жениха. Ну не обидно ли? Визитной карточкой фильма «Девчата» является кадр, где Тося сидит за столом в общежитии, пьет из блюдца чай и пытается откусить половинку батона с толстым слоем варенья. И именно во время этой «скромной» трапезы Кислицыну застают ее новые соседки – Надя, Катя, Анфиса и Вера. Первый конфликт не заставил себя долго ждать. Анфисе сильно не понравилось то, что Тося без спроса достала и начала есть дефицитные продукты. Тося – круглая сирота, отец погиб на фронте, мать попала под бомбежку фашисткой авиации. С 5 лет девочка живет в детском доме. И поэтому на вопрос Анфисы о том, кто научил ее лазить по чужим тумбочкам, Тося без длительных колебаний выворачивает свой небольшой рюкзак и кричит: «Вот, пользуйтесь!» У некоторых внимательных зрителей, которые не знакомы с произведением Бориса Бедного, может возникнуть некоторое недопонимание касательно образования Тоси. Когда Кислицына приезжает и рассказывает о себе, она с гордостью говорит, что закончила кулинарное училище с отличием. То есть у нее уже есть среднее техническое образование. Но по ходу фильма она записывается в вечернюю школу, чтобы получить среднее образование. Мы часто видим Тосю с учебниками старших классов. Разве это не парадокс? Зачем человеку еще раз получать уже полученное среднее образование? Все очень просто. По книге Тося не окончила школу, она работала в колхозе, затем домработницей, а потом решила поехать работать на Север. Никакое училище она не заканчивала. Так и должно было быть в фильме, но члены приемной комиссии фильма заявили, что не может какая-то необразованная девушка просто так приехать на север и начать кормить передовой поселок лесозаготовителей. Поэтому пришлось Тосе в фильме «Девчата» быстро окончить кулинарное училище. А то, что потом она получала среднее образование в вечерней школе по ходу фильма худсовет пропустил без лишних вопросов. Как могут отметить некоторые читатели, такое поведение было совершенно неприемлемым в детском доме или в интернате. У многих воспитанников были какие-то вкусности в тумбочках, но никто без спроса не смел это брать. Все и так знали, что хозяин откроет заветный кулек на день рождения или на иной праздник и обязательно поделится. После премьеры, кинофильм получил сразу три международные награды: дипломы Эдинбургского кинофестиваля и Каннского кинофестиваля для молодежи, а также приз для самой Надежды Румянцевой за лучшее исполнение женской роли от IV Международного кинофестиваля в Аргентине. В конце съемок худсовет потребовал от режиссера, чтобы он переснял все сцены со Светланой Дружининой. Членам совета показалось, что такой шикарной женщине, как Анфиса, Илья бы ни за что не предпочел простоватую Тоську. Юрию Чулюкину удалось уговорить худсовет оставить в фильме актрису, убрав почти все крупные кадры, на которых она была.