Режисер фільму Олексій Баталов полюбив цю казку ще в дитинстві. Тому, коли під час навчання в Школі-студії МХАТ він розповів про свій інтерес до «Трьох товстунам» товаришам, не дивно, що незабаром розмова плавно перетекла в сторону інсценування. Через пару років видалася і можливість. В ті часи Олексій служив в трупі МХАТу, і молоді актори загорілися баталовской ідеєю. Вони навіть зуміли зацікавити автора казки, Юрія Карловича Олешу. Але поки йшли підготовчі роботи, Баталов з театру пішов і свою мрію залишив доробляти іншим. Відомий на той час актор (на екрани вже вийшли «Справа Румянцева» і «Летять журавлі») поїхав зі столиці працювати на Ленінградську кіностудію. Там-то він і зміг повернутися до своєї улюбленої казки. Він звернувся до колишньої дружини Олеші Ользі Густавівна Суок (на прізвище коханої жінки письменник і назвав головну героїню казки. - ред.). Вона допомогла режисерові зібрати всі необхідні матеріали, чернетки, замітки, малюнки, і після довгої кропіткої роботи сценарій до фільму був готовий. Для себе Баталов вибрав роль канатохідця Тибула.
Акторам, що зіграли трьох товстунів, - Борису Христофорову, Сергію Кулагіну і Євгену Моргунову - довелося сидіти на суворій дієті, щоб набрати зайві кілограми.
Щоб зняти епізод, як циркач йде по дроту, Олексій Володимирович півтора року вчився ходити по канату. Чи не менше довелося попрацювати і виконавиці ролі Суок, школярці з Вільнюса Ліні бракне, яку Баталов побачив в її першій картині - «Дівчинка і відлуння». Справа в тому, що бракне довелося в більшості сцен грати і ляльку. Дівчинці накладали складний грим. Важкий руду перуку з бантом завдавав юної актриси пекельні муки, оскільки стояла спека і на вулиці, і в павільйоні. Але найстрашніше було знімати штучну шевелюру після зйомок. Вона приклеювалася до справжніх волоссю, і частенько гримерів доводилося вдаватися до допомоги бритви, щоб звільнити Ліну з полону. Всі ці труднощі супроводжувалися постійними тренуваннями. Баталов займався з канатоходцем, а бракне - з дружиною Баталова, актрисою цирку Гитанам Леонтенко. Гіта вчила дівчинку акробатики і жонглювання. Спочатку у Ліни мало що виходило. І нерідко вона могла почути на свою адресу емоційну промову режисера, який не робив поблажок для себе і вимагав повної самовіддачі від інших. Але актриса поступово освоїлася і настільки відчула впевненість в собі, що погодилася зніматися в сценах з справжнім тигром. Одного разу репетирували епізод, як Суок, рятуючи укладених з клітин в звіринці, стикається з тигром. Все йшло добре. Але в якийсь момент дівчинка повернулася до хижака спиною, чого робити категорично не можна. Через секунду вона відчула на своїх плечах важкі лапи звіра. Пізніше актриса згадувала, що не пам'ятає, як від страху буквально за секунду влетіла на самий верх решітки. Бракне довго оправлялася від жаху, але потім знайшла в собі сили і знову наблизилася до тигру.
А поки що на телевізійному майданчику розпалювалися такі пристрасті, виконавцям товстунів Сергію Кулагіну, Євгену Моргунову і Борису Христофорову довелося сидіти на суворій дієті, щоб видужати. Актори їли багато мучного, солодкого, картоплю і макарони, але не дійшли до потрібної кондиції. І їм пошили спеціальні костюми з потовщеннями в належних місцях.
Спадкоємця Тутті зіграв Петро Артем'єв. Для хлопчика ця роль стала єдиною в кіно. Він закінчив Ленінградський державний університет, філологічний факультет. І довгий час працював в школі вчителем російської мови та літератури. Зараз дає приватні
Коли восени 1966 року «Три товстуни» вийшли на екрани, то в чергу за квитками шикувалися не тільки діти, але і дорослі, яким казка теж припала до душі.