Множество фраз героев картины разошлись на цитаты, став частью советского и постсоветского фольклора. Героям фильма, капитану Титаренко и механику Макарычу были установлены памятники в Киеве и Харькове соответственно.

Леонид Быков в молодости мечтал стать лётчиком, но из-за приписанного возраста и маленького роста (на тот момент — 163 см) не был принят в лётное училище. После того как в начале 70-х Быков перебрался из Ленинграда в Киев, он решил свой первый фильм на новом месте снять именно про военных лётчиков. В соавторстве с двумя сценаристами — Евгением Оноприенко и Александром Сацким — им был написан сценарий, основанный на подлинных событиях времён Великой Отечественной войны.

Во время работы Быков проконсультировался с большим количеством ветеранов, в результате чего многие персонажи получили реальные прообразы. Например, прототипом командира эскадрильи гвардии капитана Титаренко стали сразу несколько человек: дважды Герой Советского Союза Виталий Попков, Герой Советского Союза Иван Лавейкин, а фамилия и «позывной» «Маэстро» — были взяты Быковым, после того как он узнал о Дмитрии Титоренко — ведомом трижды Героя Советского Союза Ивана Кожедуба, эпизоды из биографии которого были включены в фильм. Так же появился в сценарии и Вано — в память о фронтовом друге Кожедуба, отважном грузинском лётчике Вано Габуния, погибшем при таране немецкого истребителя.

Считается, что "прототипом «Смуглянки» стал Виктор Щевронок, друг детства Леонида Быкова, с которым они вместе поступали в лётное училище, и который погиб в апреле 1945 года" при освобождении Чехословакии. Но Виктор  погиб 17 апреля 1945 года. Погиб кавалеристом - гвардии казаком 42-го гвардейского казачьего кавалерийского полка 10-й гвардейской кавалерийской Кубанско-Слуцкой Краснознамённой орденов Суворова, Кутузова и Богдана Хмельницкого дивизии. В донесении о потерях адрес его матери в Краматорске указан в том же поселке Октябрьский, дом 125 (Быковы жили в доме 130, кв. 8) 
Прообразом Зои стала Герой Советского Союза Надежда Попова, заместитель командира эскадрильи 46-го гвардейского женского полка ночных бомбардировщиков. Сцена знакомства с девушками, когда лётчики с удивлением обнаруживают, что у гостей больше орденов и медалей, чем у них, действительно имела место. В отличие от своей героини, Надежда Попова прошла всю войну и позже вышла замуж за Героя Советского Союза Семёна Харламова, который выступил главным консультантом фильма.

Помимо Титаренко, Виталий Попков стал прообразом лейтенанта Александрова («Кузнечик»). Будущего дважды Героя Советского Союза командир однажды отстранил от полётов на три месяца: лётчик выписывал чрезмерно низкие виражи над аэродромом с целью покрасоваться перед девушками. Для образа Кузнечика также были заимствованы эпизоды из мемуаров дважды Героя Советского Союза Сергея Луганского «Небо остаётся чистым»: «от полётов отстранить, сто грамм не давать, назначить дежурным, вечным дежурным» и сбитый вражеский самолёт во время внезапного налёта немцев. Использовались в сценарии и воспоминания дважды Героя Советского Союза Арсения Ворожейкина, дважды Героя Советского Союза Владимира Лавриненкова и заслуженного лётчика СССР Анатолия Иванова.

Быков писал сценарий, стараясь не слишком отходить от действительных событий. Так, «поющая» эскадрилья действительно существовала в 5-м гвардейском истребительном авиационном полку, и именно там служил Попков. «Поющей» эскадрилья была названа, потому что в ней имелся собственный хор, а два самолёта были подарены фронту оркестром Леонида Утёсова. Кроме того, что за мужество и героизм в боях 11 из 14 лётчиков эскадрильи были удостоены звания Героя Советского Союза, большое внимание уделялось и культурной жизни. На освобождённых территориях хор давал пользовавшиеся огромной популярностью концерты, а в 1944 году, в Краматорске, на один из таких попал, будучи подростком, Леонид Быков. В тот день местные подростки отблагодарили летчиков собственным концертом, и Быков был в составе хора, ведущим вокалом которого был будущий знаменитый певец — Иосиф Кобзон. В конце 1960-х годов Быков нашёл Попкова и попросил разрешения снять фильм о «поющей» эскадрилье.

Многие другие детали сценария также были взяты из жизни. Рисунок нотного стана на фюзеляже истребителя «Маэстро» был сделан по аналогии со штурмовиком «Ил-2» Василия Емельяненко Имели место и трагическая история любви узбекского лётчика (настоящая фамилия — Марисаев) и русской девушки (в отличие от своей героини, она не была лётчицей и погибла при бомбёжке столовой), привычка механика крестить перед вылетом самолеты, попадание Маэстро в плен к своим и фраза «Я бы, товарищ командир, ещё больше фрицев сбил, да вы своим нижним бельем всех фрицев распугали». Ветераны особого отдельного 434-го истребительного полка утверждали, что эпизод из фильма, когда Титаренко возвращается в полк после боя не на самолёте, а на лошади («махнул не глядя!») — взят из реальной жизни: под Сталинградом был сбит и вернулся ночью на коне летчик из их полка Александр Александров. Точно так же ветераны 1-й гвардейской авиадивизии поведали, что когда в фильме показывают, как Титаренко обнаруживает замаскированные под копнами сена немецкие танки, то имеется в виду их боевой товарищ и командир — Герой Советского Союза гвардии майор Степан Прутков. Название фильму дала традиция лётчиков не пускать сразу в воздушный бой вновь прибывшее пополнение, давая им «налетать» опыт. Например, сам Виталий Попков, прибыв на фронт в 1941 году, начал совершать боевые вылеты только в 1942.

— В 41-м году пришёл в полк к командиру дивизии генерал-полковнику Михаилу Михайловичу Громову, впоследствии ставшему командующим 3-й воздушной армией. Сидело нас около сотни, и Громов спрашивает: «Ну, у кого есть боевые вылеты?» Все молчат. А для справки сообщу, что у Хартмана, лучшего лётчика фашистской Германии, перед началом войны было 600 часов боевых налётов. У меня был один боевой вылет — будучи инструктором Батайской школы, я летал на прикрытие моста в Ростове-на-Дону — 1 час 34 минуты, но я храбро поднял руку. «Понятно, — сказал комдив, — в бой идут одни „старики“». Вот и Кузнечик в конце фильма, невзирая на протесты новичков, говорит перед полётом эту самую фразу. Киношники раз её — и в название фильма.

Леонид Быков о фильме:

- Почему героями мы выбрали именно летчиков? Трудно сказать. Может быть, потому что сам я учился в авиационном училище, мечтал о полетах и до сих пор восхищаюсь представителями этой героической профессии. Разговаривая с летчиками, участниками боев, мы поняли одну очень важную для нас вещь. В жестоком горниле войны, в беспощадном её пламени старшие опытные товарищи стремились, где это было возможно, сберечь молодых и неопытных соколят. В этом была высшая мудрость — забота о будущем, извечное право и долг сильных охранять, растить и воспитывать — себе смену. Так родилась тема «В бой идут одни „старики“». И другая — не менее дорогая нам. Известная мудрость гласит: «Когда говорят пушки, музы молчат». Мы же хотели доказать, что в годы испытаний побеждают те, кто остается людьми в самых жестоких условиях, кто берет с собой в бой все светлое, человечное, за что и ведет битву с врагом. А что может быть прекраснее музыки? Недаром герои «второй, поющей эскадрильи» любят повторять: «Войны преходящи, музыка вечна!». Злобе, человеконенавистничеству фашизма наши герои противопоставили высокий гуманизм, творческое созидательное начало, заложенное в человеке. Нам хотелось создать этот фильм в память о тех, кто не вернулся с войны, и в благодарность живым, выстоявшим эту жестокую битву. Поэтому с особой трепетностью и волнением показываем мы свою картину ветеранам войны. И лучшая награда для нас, когда они говорят: «Да, это было так».

Подбор актёров.

20 февраля 1973 года фильм был запущен в подготовительный период. Работа была сопряжена с большим количеством трудностей. Например, Быкову с трудом удалось утвердить кандидатуру Алексея Смирнова на роль механика Макарыча. Ленинградский актёр был известен зрителю исключительно как артист комедийного плана, поэтому чиновники отказались утверждать его на роль. В ответ Быков заявил, что откажется снимать фильм, если в нём не будет Смирнова, и рассказал о боевой биографии актёра, участника Великой Отечественной, кавалера трёх орденов. Другая проблема возникла с Анатолием Матешко, исполнителем одной из ключевых ролей фильма — Смуглянки. За месяц до начала съёмок студия заняла Матешко в другом фильме. Леонид Быков в срочном порядке отобрал Сергея Подгорного из группы студентов-первокурсников Киевского театрального института. Образ оказался настолько точным, что после выхода фильма Подгорного разыскала мать настоящего Виктора Щевронка и поблагодарила словами: «Спасибо, Витя».

По изначальному замыслу Быкова роль Скворцова должен был исполнять Леонид Филатов. Владимир Талашко, в итоге исполнивший роль ведомого Титаренко, позже сказал, что если это и было так, то Быков о таких подробностях умолчал, чтобы не ранить коллегу. По словам Талашко, хотя иногда в кино срабатывали знакомства, связи и учитывалась степень популярности артиста, у Быкова был один критерий: подходит или нет. Даже Смирнов, которого он так отстаивал, проходил пробы наравне со всеми.

На роль «Кузнечика» Быков планировал пригласить Владимира Конкина. Быков сказал Конкину, что у того есть комедийный талант, и дал прочесть сценарий. Конкин согласился на роль Кузнечика, но в тот период он был занят в фильме «Как закалялась сталь» Николая Мащенко, и режиссёр не отпустил его на съёмки к Быкову. В этом плане больше повезло Рустаму Сагдуллаеву, который одновременно снимался в фильме «Мой добрый человек», для чего актёру приходилось постоянно летать в Ташкент, где проходили съёмки. Кстати, по этой же причине Ромео проводит большую часть фильма в шлемофоне или пилотке, чтобы его длинные волосы, нужные для другой роли, не нарушали достоверности образа лётчика времён Великой Отечественной войны.

Фильм стал кинодебютом Евгении Симоновой и одной из самых известных её ролей: трогательный образ молодой лётчицы Маши запомнился многим зрителям. На тот момент Симонова была совсем юной (18 лет) студенткой второго курса Щукинского училища, и на площадке коллеги относились к ней с большой нежностью. Сама актриса впоследствии называла работу с Леонидом Быковым — «потрясающим подарком судьбы», а его самого — своим «крёстным отцом в кино».

Визитной карточкой» фильма является песня «Смуглянка». Леонид Быков рассказывал Владимиру Талашко, что эту песню он хотел включить в фильм с самого детства. Будучи подростком, Быков с друзьями катался на подножках проходящих теплушек. В одном из таких вагонов он увидел лётчика, пехотинца и артиллериста, которые ехали с фронта через Донбасс и пели «Смуглянку». «И в тот момент я решил, что, если буду снимать кино о лётчиках, она там обязательно будет звучать», — говорил Быков.

Также в фильме звучат песни «Вечерний звон», «Ніч яка місячна» (в исполнении Николая Кондратюка), «Эх, дороги…», «За того парня», «В землянке» и мелодия танго «Утомлённое солнце». Некоторые песни, исполняемые персонажами в кадре, поют сами актёры. Песня «За того парня» (слова Роберта Рожденственского, музыка Марка Фрадкина) была специально написана и уже до этого звучала в художественном фильме «Минута молчания» (Киностудия им. Горького, 1971). Тем не менее, в фильме «В бой идут одни „старики“» она исполняется вновь.

Леонид Быков — капитан (позже майор) Алексей Титаренко, он же «Маэстро»
Сергей Подгорный — младший лейтенант Виктор Щедронов, он же «Смуглянка»
Сергей Иванов — лейтенант (позже старший лейтенант) Александров, он же «Кузнечик»
Рустам Сагдуллаев — младший (позже старший) лейтенант Сагдуллаев, он же «Ромео»
Евгения Симонова — Маша Попова
Ольга Матешко — капитан Зоя Молчанова
Владимир Талашко — Сергей Скворцов, старший лейтенант
Виктор Мирошниченко — майор Иван Ермаков, командир полка
Алексей Смирнов — механик Макарыч
Алим Федоринский — Алябьев
Вано Янтбелидзе — лейтенант (позднее капитан) Вано Кобахидзе
Александр Немченко — Иван Фёдорович
Вилорий Пащенко — Воробьёв
Юрий Саранцев — Василий Васильевич, командир авиадивизии
Валентин Макаров — начальник штаба полка
Леонид Марченко — Петя Савчук, лётчик 1-й эскадрильи
Борис Болдыревский — механик Сагдуллаева
Иван Реутов — механик Сергея Скворцова

От себя:

- От всей души хочу поздравить ветеранов с Великой победой! 
Я благодарен Вам за все трудности, лишения, потери, которые выпали на вашу жизнь. Благодаря одержанной Вами победе, сейчас мы живем в свободной стране.
Мы всегда будем помнить Ваши заслуги перед Отечеством. Спасибо Вам за нашу счастливую жизнь, и за свободное будущее страны. Мы гордимся Вами!
Низкий Вам поклон от благодарных потомков!

Никто не забыт, ничто не забыто!