16 мая фильм "Корона Российской империи, или Снова неуловимые" был включен в тематический план киностудии "Мосфильм".
Спустя четыре с половиной месяца — 1 октября 1969 года — худсовет творческого объединения "Юность" познакомился с очередным вариантом сценария "Короны" и запустил его в режиссерскую разработку (до 2 февраля 1970 года). Началось формирование съемочной группы. Стоит отметить, что по сравнению с двумя предыдущими сериями она изменилась почти наполовину. В новое плавание Кеосаян вновь взял с собой тех, с кем работал над предыдущим фильмом: композитора Я. Френкеля (в "Короне" у него даже появилась роль со словами), звукооператора А. Ванециана, поэта Р. Рождественского, оператора комбинированных съемок Г. Шимковича, художника С. Мухина, ассистентов режиссера Т. Козлову, Л. Кеосаян (супруга режиссера, в "Короне" у нее появилась небольшая роль сестры милосердия), редактора Л. Цицину, а также актеров: А. Джигарханяна, И. Переверзева, В. Ивашова, А. Толбузина, Е. Копеляна, В. Белокурова, Л. Полякова, Ю. Мартынова, З. Земнухову, А. Владимирова.
Из тех, кто пришел в картину впервые, назову лишь некоторых. Место у камеры вместо Федора Добронравова (он снимал две части "мстителей", а теперь ушел снимать фильм "Горячий снег" про Сталинградскую битву) занял Михаил Ардабьевский. Этот 37-летний оператор был уже хорошо известен в киношном мире благодаря участию в двух удачных картинах: "Город мастеров" (1966) и "Служили два товарища" (1968).
На роль зачинщика операции по похищению царской короны мсье Дюка был выбран один из патриархов отечественного кинематографа актер Андрей Файт. В кино он пришел в 1922 году, будучи 19-летним молодым человеком без специального актерского образования (он закончит ГТК только в 1927 году). Так распорядилась актерская судьба, но Файт приобрел зрительскую славу прежде всего как актер, играющий отрицательные роли. Напомню, что именно Файт сыграл злодеев в первых звуковых советских истернах "Джульбарс" и "Тринадцать" — пастуха Карима и подполковника Скуратова соответственно. Затем были роли злодеев в картинах: "Высокая награда" (1939, официант-шпион), "Молодая гвардия" (1948, полковник), "Встреча на Эльбе" (1949, Шранк), "Сильные духом" (1967, Ганс), "Волшебная лампа Аладдина" (1967, злой волшебник) и др.
На роль Нарышкина в картину был приглашен не менее известный актер ленинградского БДТ Владислав Стржельчик. Свою карьеру в кино он начал в начале 40-х с крохотных ролей в таких фильмах, как: "Машенька" (1942, белофинский офицер), "Враги" (1953, рабочий Греков) и др. Но настоящей славы актеру пришлось ждать четверть века. Она пришла к нему в 1967 году, после того как Стржельчик сыграл сразу две заметные роли у признанных мастеров отечественного кинематографа: у Сергея Бондарчука в "Войне и мире" это был сам Наполеон, а в телевизионном боевике Евгения Ташкова "Майор Вихрь" — офицер абвера Берг. В тот момент, когда Стржельчик снимался у Кеосаяна, страна с восхищением наблюдала за его игрой в роли генерала белой армии Ковалевского в фильме все того же Евгения Ташкова "Адъютант его превосходительства".
Вплоть до конца 69-го выбирались места натурных съемок. Выбрали Одессу и все ту же Новую Каховку. 2 марта 1970 года начался подготовительный период (подбор актеров, ранее не утвержденных, строительство декораций и т. д.). Этот этап длился почти два месяца. 27 апреля начались съемки (смета фильма — 630 000 рублей).
Фильм начали снимать с эпизодов в "парижском ресторане "Корнилов" ("ресторан", естественно, раскинулся в одном из павильонов "Мосфильма"). Четверка "мстителей" на первоначальном этапе в этих съемках не участвовала, продолжая тренироваться на стадионе и в манеже. Кстати, уже в самом начале съемок Кеосаян развеял надежды миллионной армии фанатов "неуловимых" по поводу того, что вслед за "Короной" последует продолжение. В интервью газете "Советская культура" режиссер заявил: "Я твердо знаю, что это будет последняя серия о "красных дьяволятах". Я хочу расстаться с моими неуловимыми, с любимыми моими героями в тот момент их жизни, когда они становятся уже сформировавшимися, взрослыми людьми…"
Съемки в Москве длились до конца мая. За это время было отснято 598 полезных метров пленки, из которых 500 метров ушло на павильон, а оставшиеся — на натуру. 29 мая отснятый материал был просмотрен редколлегией Экспериментального творческого объединения (ЭТО). В ее заключении отмечалось:
"Материал оставляет благоприятное впечатление. Интересно, эксцентрично, в хорошем темпе поставлены музыкальные номера (актеры Л. Гурченко и В. Ивашов), запоминается актер Р. Быков, решающий в острой, гротесковой манере образ обанкротившегося политического авантюриста; также удачным нам представляется выбор актера Стржельчика, исполняющего роль Нарышкина, и актера Белокурова. Если же говорить о замечаниях и пожеланиях — то, на наш взгляд, сцена на барахолке (с фрейлиной) должна быть переозвучена, т. к. звуковой ряд в ее настоящем виде не соответствует общему качеству материала.
Нам кажется, что, если и в дальнейшем работа над фильмом будет протекать в таком же серьезном, творческом ключе, мы можем рассчитывать на отличные результаты съемок".
После съемок в Москве съемочная группа перебазировалась в Одессу, чтобы отснять там эпизоды в катакомбах, на теплоходе "Глория" (под это дело приспособили советский лайнер "Грузия", а его капитан Анатолий Гарагуля снялся в роли… капитана "Глории"). Съемки начались 29 мая.
Вспоминает В. Курдюкова: "В одном из эпизодов мне надо было болтаться на якоре под кораблем. Теплоход "Грузия" совершал круиз, но мы снимали во время стоянки. Представляете водичку в порту? Жутко, когда тебя опускают под корабль, да еще в этой грязной отвратительной воде! Но обиднее, что после десятка дублей нас все-таки решили снимать в открытом море. Вода была чистой. Но играть стало еще страшнее…"
Съемки в Одессе длились до 3 июля. Затем группа вновь перебазировалась в Москву, где возобновила павильонные съемки. Но, прежде чем они начались, Кеосаяну пришлось срочно пристраивать во ВГИК одного из "мстителей" Михаила Метелкина, которому исполнилось 18 лет, и над которым как дамоклов меч нависла угроза ближайшей осенью быть призванным в армию. Понятно, при таком исходе съемки фильма пришлось бы остановить. Чтобы этого избежать, Кеосаян и решил немедленно пристроить парня в институт.
Вспоминает М. Метелкин: "Набор на актерские курсы уже закончился, и поэтому я поступал на экономический факультет, где готовят организаторов производства, иначе говоря, директоров картин.
Поступал я очень интересно. Математики я практически не знал, и, когда мы шли на экзамен, Эдмонд Грегинович Кеосаян мне говорит: "Ты, главное, побольше цифр пиши". Я получил билет, понял, что в нем что-то для меня совершенно непостижимое, и написал очень много цифр. И вдруг случается чудо: преподаватель математики выходит в туалет. Кеосаян идет за ним. И когда тот зашел в кабинку, Эдмонд Грегинович залез наверх другой кабинки и сказал такую фразу: "Товарищ, у меня там поступает один из героев фильма "Неуловимые мстители", он ни хрена не знает, поставьте ему пятерку". А тот в таком положении находился, что делать просто нечего, и говорит: "Я все, что угодно сделаю, только уйдите отсюда". Потом он зашел в аудиторию, взял мой листок с цифрами, долго в него смотрел и говорит: "Какое оригинальное решение. Отлично". После этого Кеосаян отвез меня в "Арагви", и мы отметили мое поступление…"