В основу шпионского детектива легла биография бывшего чекиста Владимира Петроченкова. Под псевдонимом «Владимир Востоков» он написал книгу воспоминаний о службе в органах госбезопасности, которую затем превратил в сценарий. Его соавтором стал Олег Шмелёв, он же — генерал-лейтенант спецслужб, руководитель контразведки Олег Грибанов. Со шпионской темой оба были знакомы не понаслышке…
Детектив «Ошибка резидента» вышел в 1968 году и стал первым из четырех фильмов о разведчике Михаиле Тульеве. Помимо работы над «резидентом», Востоков и Шмелёв совместно написали сценарий ещё к одному детективу про разведку — «Кольцо из Амстердама».

«Ошибка резидента», к/с им. М. Горького, 1968, реж. В. Дорман

Снять фильм о шпионах взялся режиссёр Вениамин Дорман. Когда началась работа над «Ошибкой резидента», он был известен как комедиограф — снял спортивную комедию «Штрафной удар» и ленту про спекулянтов «Лёгкая жизнь». Последняя комедия «Приезжайте на Байкал» успеха не имела, поэтому Дорман задумался о смене жанра. А после успеха шпионской истории полностью переквалифицировался в режиссёра детективов.
Цикл фильмов про «резидента» задумывался как ответ «бондиане» — на момент выхода «Ошибки резидента» было снято уже 5 фильмов о британском спецагенте из романов Яна Флеминга, Джеймс Бонд стал легендой и спровоцировал всплеск популярности шпионских фильмов в мировом кинематографе.

«Судьба резидента», к/с им. М. Горького, 1970, реж. В. Дорман

На роль резидента западной разведки Михаила Тульева был приглашён Георгий Жжёнов. К началу съёмок актёр отбыл два срока в тюрьме по ложному обвинению в шпионаже — во время съёмок в картине «Комсомольск» познакомился в поезде с американцем. Посадили его по доносу коллеги, который сообщил о мнимой дружбе Жжёнова с американской разведкой.
В сталинских лагерях прошли 17 лет жизни будущего народного артиста СССР. Отбывал срок актёр на Колыме, работал и водителем машины, и на рудниках, и на каменотёсах. В заключении стал актёром Магаданского музыкально-драматического театра, позже вместе с Иннокентием Смоктуновским работал в Норильском Заполярном театре драмы.
Георгий Жжёнов знал, кто на него донёс, но никогда не называл его фамилию. Когда за роль в «Ошибке резидента» актёру вручали премию КГБ, он сдержанно сказал: «Если снова меня посадите, теперь надеюсь на тёплую камеру…«

«Ошибка резидента», к/с им. М. Горького, 1968, реж. В. Дорман

Сотрудника КГБ Павла Синицина, работающего под видом уголовника Бекаса, сыграл бард и диссидент Михаил Ножкин — как раз тогда его уволили из Москонцерта за недостаточно патриотичный репертуар. В фильме прозвучали его песни — «Образованные просто одолели» и «А на кладбище так спокойненько».

«Ошибка резидента», к/с им. М. Горького, 1968, реж. В. Дорман

Фильм «Ошибка резидента» стал учебным пособием при подготовке кадров для КГБ. Сотрудники госбезопасности были и консультантами фильма — они открывали доступ ко многим уникальным объектам, где работала съёмочная группа. Съёмки проходили в режиме повышенной секретности, так как вызывали большой интерес зарубежных разведок. Во время работы случился инцидент, который мог лишить зрителей фильма — водитель арендованной машины привлёк к себе внимание тем, что постоянно что-то записывал. Его пригласили сначала в Первый отдел Госкино, а затем и на Лубянку, где выяснилось, что он — сотрудник британской разведки.

«Ошибка резидента», к/с им. М. Горького, 1968, реж. В. Дорман

Полиграф, на котором тестировали Бекаса, был самым настоящим детектором лжи. Консультанты увидели подготовленный для съёмок муляж, сказали, что их засмеют, если такое увидят, и предоставили свою технику.