Сценарий фильма 10 лет пролежал на киностудии «Ленфильм» невостребованным. Никто из режиссёров не хотел браться за постановку из-за технологической сложности съёмок. В конце 40-х годов, по той же причине, от экранизации романа отказались даже в Голливуде.

Режиссёр Владимир Чеботарёв

К началу съёмок он успел поработать в научно-популярном кино и имел кое-какой опыт подводных съёмок. Ему пришла в голову идея разделить съёмку на небольшие эпизоды с задержкой дыхания на минуту-две. В перерыве между эпизодами актёры могли бы отдохнуть, дыша воздухом из аквалангов.

Под водой Ихтиандр плавает редким стилем «дельфин».

Консультантами фильма были аквалангист Владлен Кебкало и первый чемпион СССР по подводному спорту Рэм Стукалов.

Сценарий утвердили с большим трудом. Работники студии считали подобную затею полнейшей авантюрой. Газета «Нью-Йорк Таймс» опубликовала статью, в которой создателям фильма предрекали полный провал: «Сам Уолт Дисней отказался от экранизации беляевского романа из-за сложности подводных съёмок, а русские, которые работают на допотопной технике, решили бросить вызов судьбе».

Владимир Коренев и Анастасия Вертинская прошли обучение подводному плаванию в бассейне. До съёмок Вертинская совсем не умела плавать. Однако, впоследствии она даже отказалась от дублёров. В сцене нападения акулы на ей пришлось исполнить сложный трюк — не двигаясь телом, опуститься на дно.

Для костюма Ихтиандра взяли ткань, из которой шили плотные женские колготки. Для изготовления чешуек использовали старую белую киноплёнку. Всего было вырублено 10 000 штук, которых хватило на четыре костюма. Они были покрашены водостойкой перламутровой краской и вручную нашиты на комбинезоны.

«Человек-амфибия», к/с «Ленфильм», 1961, реж. Г. Казанский, В. Чеботарёв

Съёмочная группа не раз подвергалась опасности из-за сложности работы под водой. В эпизоде, когда Ихтиандр опускается под воду на цепи, матрос не уследил за ней и выпустил её из рук. Шестидесятиметровая железная цепь чуть не утащила ко дну Коренева, но, к счастью, всё обошлось.

Эпизод, когда Ихтиандра прячут от Сальватора, привязав его к якорю, снимался на глубине 20 метров. К якорю привязали манекен, одетый «под Ихтиандра» и опустили на дно. Крупные планы актёра сняли позже. Существует легенда, что в паузе Кореневу дали загубник акваланга, а он не сработал. Находившийся рядом Рэм Стукалов отдал свой акваланг актёру. По слухам, после этого эпизода у Стукалова развилась кессонная болезнь.

А вы знаете, что «морской дьявол» существует на самом деле? Так называется один из видов рыб.

В качестве консультанта для съёмок фильма планировалось привлечь Жака-Ив Кусто. Кусто заинтересовался проектом, однако финансовые трудности не позволили привлечь его к работе.

Во время премьеры в кинотеатре «Россия» года люди стояли в проходах, не желая пропустить фильм. В отличие от зрителей, критика вначале приняла фильм резко отрицательно. Лишь после получения одного из главных призов кинофестиваля в Триесте, отношение изменилось.

Оператору Розовскому хотелось создать «особенный взгляд» Ихтиандра и Гуттиэре. В их глазах должны были отражаться краски двух стихий, к которым они принадлежали — земли и воды. Для этого справа и слева от актёров ставились специальные лампы с голубыми и зеленоватыми фильтрами. Их свет просвечивал глазное дно и многократно усиливал цвет глаз.

Роль Буэнос-Айреса «исполнил» Баку, а все подводные съёмки происходили в Крыму.

Создавая наряды Гуттиэре, костюмеры вдохновлялись летними коллекциями Dior.