Съемки начались 12 января в Севастополе и прошли в Москве, Таллине, Ярославле и Санкт-Петербурге.
Константин Желдин, исполнивший роль Николая Макаровича Пожамчи (ювелира, сотрудника Гохрана), ранее уже «встречался» с Исаевым-Штирлицем в сериале «Семнадцать мгновений весны», где исполнил роль оберштурмбаннфюрера СС Вильгельма Холтоффа.
Николай Губенко, чей голос звучит за кадром, в художественном фильме «Пароль не нужен» (1967) исполнил роль Василия Константиновича Блюхера, которого в «Исаеве» сыграл Константин Лавроненко.
В фильме 1975 года сцены, действие которых происходит в Ревеле, решены в чёрно-белом цвете; сцены «московские» — цветные. В сериале Сергея Урсуляка — наоборот.
В самом начале фильма всплывает текстовая заставка: «Сибирь, 1919 год». Но в этот момент показывают Новоиерусалимский монастырь, который находится в Подмосковье (г. Истра).
В 1921 году в Эстонской республике не существовало ни тайной, ни политической полиции. В фильме же рассказывается о мифической Тайной полиции Эстонии, называемой в некоторых сценах политической полицией. В действительности же только после Перводекабрьского восстания 1924 года охранная полиция Эстонии была реорганизована и в 1925 году переименована в Политическую полицию.
В фильме отчётливо видны современные пластиковые водосточные трубы на стенах домов в Ревеле.
Яков Шелехес просит знакомого доктора направить его на лечение в Прибалтику: «В Ревель или на Сааремаа». Но если он по старинке называет Таллин Ревелем, то и остров-курорт должен называть Эзель или в крайнем случае Сарома. Приближенный к эстонскому вариант написания и произношения с долгими гласными утвердился в русской топонимике уже после присоединения Эстонии к СССР, произошедшего в 1940 году.