Мне кажется его и так все знают

Андрей Мягков — Женя (Евгений Михайлович) Лукашин
Барбара Брыльска — Надя (Надежда Васильевна) Шевелёва
Юрий Яковлев — Ипполит (Ипполит Георгиевич), жених Нади
Александр Ширвиндт — Павлик, близкий друг Жени
Георгий Бурков — Миша, друг Жени
Александр Белявский — Саша, друг Жени
Ольга Науменко — Галя, невеста Жени
Лия Ахеджакова — Таня, подруга и коллега Нади
Валентина Талызина — Валя, подруга и коллега Нади / голос Нади
Любовь Добржанская — Марина Дмитриевна, мама Жени
Любовь Соколова — Ольга Николаевна, мама Нади; в фильме по имени и отчеству героиню Любови Соколовой ни разу никто не называет, однако в пьесе, по которой снят фильм, имя и отчество указывается
Готлиб Ронинсон — пассажир в аэропорту Ленинграда
Эльдар Рязанов — пассажир в самолете Москва — Ленинград

Польскую актрису Барбару Брыльску в фильме дублировала Валентина Талызина, однако это не указано в титрах. Ранее Талызина пробовалась на роль Нади Шевелёвой, но не была утверждена. Талызина играет также одну из заметных ролей в фильме, но талант актрисы создал у зрителя впечатление, что слышны два разных голоса, настолько различаются их интонации.
Алла Пугачёва и Сергей Никитин, исполнившие песни за героев Барбары Брыльской и Андрея Мягкова, не упомянуты в титрах фильма.
Эльдар Рязанов сыграл в картине одно из характерных для него эпизодических камео — раздражённого пассажира в самолёте, на которого постоянно сваливается спящий Лукашин.

В качестве типового дома по адресу Ленинград, 3-я улица Строителей, 25, в фильме снят панельный дом, расположенный в Москве по адресу проспект Вернадского, 125. Однако, этот предположительно типовой дом построен по экспериментальному проекту, реализованному всего в трёх домах на этом проспекте. В 2003 году на стене дома была открыта мемориальная табличка. Сейчас на цокольном этаже как раз под лестницей перед подъездом напротив церкви Михаила Архангела, мимо которой проходит Лукашин, расположен московский «Театр на Юго-Западе». Для съёмки окон, видимых в титрах, общего плана ночью, а также погони Лукашина за Ипполитом использовался фасад дома 113, окрашенного в серый цвет. Съёмочная группа специально просила жильцов держать свет включённым во время съёмок, чтобы создать иллюзию новогодней ночи.
Сцена в бане на самом деле снималась не в бане, а под лестницей съемочной студии Мосфильма, то есть, практически в подвале, где на самом деле очень холодно. (Это хорошо видно в фильме, где герои, сидя в якобы пропаренной бане, инстинктивно кутаются в покрывала.)
В одном из эпизодов фильма по Надиному телевизору идёт фильм «Соломенная шляпка». В частности, на экране видна Людмила Гурченко, которую Эльдар Рязанов снимал во многих своих фильмах. В «Иронии судьбы» для Гурченко роли не нашлось, но Рязанов всё же «снял» её в фильме таким оригинальным способом. В этом же эпизоде вместе с Людмилой Гурченко можно увидеть и Андрея Миронова, который пробовался на роль Жени, но не был утверждён.
На роль Нади Шевелёвой пробовались многие советские актрисы, в том числе и любимые Рязановым — Людмила Гурченко, Валентина Талызина, Светлана Немоляева и др. Однако Рязанов посчитал эти пробы неудачными. После просмотра скандального (излишне эротического по советским понятиям) польского фильма «Анатомия любви», где главную женскую роль (Ева) исполнила красавица Барбара Брыльска, Рязанов принял решение пригласить Б. Брыльску на пробы «Иронии».
На роль Ипполита был вначале утверждён Олег Басилашвили. Однако в дни съёмок скончался его отец, а затем ушёл из жизни артист Большого драматического театра Ефим Копелян, в связи с чем Басилашвили не смог приехать на съёмки. В связи с этим в начале марта Рязанов попросил сыграть эту роль Юрия Яковлева.
В титрах, открывающих фильм, допущена опечатка: в слове «исключительно» пропущена буква «Л» (во фразе «Совершенно нетипичная история, которая могла произойти только и искючительно в новогоднюю ночь»).
Павел в начале фильма идёт к Жене сначала с жёлтым портфелем (банный веник вложен в боковой карман), затем с коричневым (без кармана; веник торчит из «основного» отделения), потом опять с жёлтым.
Павлик покупает шампанское рядом с Черёмушкинским рынком, после чего идёт по проспекту Вернадского, что в нескольких километрах от рынка.
Мама Жени отбирает у Павлика шампанское дважды — первый раз в середине разговора, второй — непосредственно перед тем, как захлопнуть дверь.
C 1970 года на внутренних авиалиниях был введён паспортный контроль, поэтому Лукашин не мог сесть в самолёт по чужому билету. Кроме того, человека в таком состоянии просто не пустили бы в самолёт. Этот ляп объясняется тем, что пьеса-первоисточник была написана до нововведения.
Когда Женя летит в Ленинград, в небе показан самолёт Ту-134, салон - Ил-62, а в аэропорту Пулково приземляется Ту-154.
Ленинградский номер телефона Нади — шестизначный (14-50-30). А номер аварийной лифтовой службы в подъезде — московский, семизначный (241-64-44). Семизначные телефонные номера в Ленинграде были введены в 1976 году.
Хорошо заметно, что метёт метель и очень холодно, но на Исакиевском соборе снега нет. На самом деле, во время съёмок (февраль-март) снега не было, и улицы посыпали пенопластом и ватой.
Женя выбрасывает в окно фотографию Ипполита, а позднее Надя поднимает из снега уже фотографию не Юрия Яковлева, а Олега Басилашвили, который ранее получил роль Ипполита и снялся в нескольких эпизодах, но вынужден был отказаться из-за смерти отца. Этот кадр переснять уже не успели из-за того, что наступила весна и снег растаял.
Надя садится в такси к одному шофёру, а когда выходит у Московского вокзала, шофёр уже другой. При этом сцена покупки билета снята в Центральном железнодорожном бюро обслуживания пассажиров на канале Грибоедова, 24 («кассы на Грибоедова»).
Надя гуляет в предрассветной мгле по набережным Невы в районе Петропавловки, однако в некоторых кадрах за её спиной мелькает Москва (1-й Краснокурсантский проезд в районе Екатерининского дворца). За спиной актрисы проезжает трамвай серии МТВ-82, в те времена типичный для Москвы, но не использовавшийся в Ленинграде. Тот же переулок и трамвай МТВ-82 видны и когда Ипполит выходит из телефона-автомата после первого звонка Наде.
Женя прилетает в Ленинград в 21:10. В доме Нади он появляется в 22:30, потратив на дорогу 1 час 20 минут. Надя приходит домой в 22:45. Жене удалось вздремнуть всего 15 минут. В совершенно пьяном виде он уходит от Нади позже 11 часов; а когда встречает с ней Новый год и пьёт шампанское, то производит впечатление совершенно трезвого человека. В реальности для этого понадобилось бы не меньше полусуток.
Надя гуляет по Ленинграду в предрассветной мгле; когда она возвращается домой, уже становится совсем светло, а после этого Женя успевает на первый самолёт в 7 утра, хотя в это время зимой ещё совсем темно. Кроме того, маршрут Нади «разбросан» и невообразим по конфигурации, от Исаакиевской площади мимо Александринского театра и Никольского морского собора до Петропавловской крепости. В реальности на такую «прогулку» уйдет не меньше 5-6 часов.