Для сценария был взят только основной сюжет: встречу сбежавшего электронного мальчика со своимо прототипом. В книге события происходят в будущем, когда уже изобретены видеотелефон, плоские телевизоры, стены-дисплеи, вертолёты-такси и прочее, что для 60-х годов было абсолютной фантастикой. Электроник был бесстрастным «технарём», не знавшим норм поведения, ничего не умевшим в быту и далеким от искусства, а в фильме он умел рисовать, петь, испытывать чувства и в принципе вел себя соответственно мальчику-подростку. Отрицательные персонажи фильма тоже отличаются от книжных — Урри в повести был вовсе не обаятельным байкером, а пожилым водителем лимузина, жизнерадостный бандит Стамп — жутким учёным-вивисектором, а Рэсси — собакой с крыльями.
Сначала планировалось, что Электроника и Сыроежкина сыграет один мальчик, но режиссёр решил, что интереснее будет взять близнецов. Киностудия объявила поиск братьев, которые бы одинаково умели всё — играть на гитаре, танцевать, петь и водить мопед! Режиссёр отсмотрел уже более 350 пар близнецов, когда на пороге студии появились 12-летние близнецы Юра и Володя Торсуевы, которых направил на кастинг завуч их школы. Решающую роль сыграло то, что они оба играли на музыкальных инструментах и были очень пластичны. Торсуевых утвердили, хотя задумывалось, что мальчики будут помладше.
Для съёмок Торсуевых перекрасили в блондинов — в таком виде они производили фурор среди одноклассников! Первое время они умоляли режиссёра разрешить им подстричься, но потом все привыкли, и насмешки прекратились. На съёмках Володе приклеивали родинку под глазом, которая в жизни была только у Юры.
На роль изобретателя Громова пробовался Ростислав Плятт, но изобретатель получился слишком вальяжным. Владимир Этуш был слишком ярким, Леонид Броневой разругался с оператором, и в результате роль сыграл Николай Гринько — его утвердили почти что в приказном порядке от киностудии. Впрочем, актёр не сильно возражал и потом с удовольствием выступал с этим фильмом на творческих вечерах. Ассистенткой изобретателя могли бы стать Ирина Муравьёва или Лия Ахеджакова, но в результате взяли Елизавету Никищихину.
Когда режиссёр искал актёра на роль Стампа, то говорил, что на эту роль идеально подошёл бы Луи де Фюнес. Нужен был тот, кто сыграет нестрашного и даже комичного злодея. Первым делом обратились к Анатолию Папанову, но тот был занят. Шефом бандитов в результате стал Владимир Басов, но все костюмы для его героя оказались на три размера больше! Актёр понял, что ему не в чем сниматься, разозлился и скомандовал художнице по костюмам: «Снимайте штаны!» С трудом втиснулся в её светлые джинсы, нашёл первый попавшийся черный свитер, надел его поверх рубашки и остался очень доволен получившимся внешним видом.
Учителя математики сыграл Евгений Весник. У этого персонажа был прототип — преподаватель физико-математической школы по фамилии Танатар, который был настоящим фанатом своего дела и даже выпускал газету для своих учеников на специальном математическом языке. Евгений Весник говорил, что образ списал с двух людей — Самуила Маршака и одного знакомого врача.
Роль электронной собаки Рэсси сыграл эрдельтерьер Чингиз — эта порода стала очень популярной после выхода фильма. Собака была уникальной понятливости, работоспособности и коммуникабельности, его любила вся съёмочная группа! Николай Караченцов вспоминал, что познакомился с Чингизом прямо перед совместной сценой — времени на предварительное знакомство у актёра не нашлось. А надо было снимать нападение собаки на Урри… Единственное, что могла дрессировщица в данной ситуации — подвести актёра к Чингизу, погладить обоих и рассказать собаке, что Николай «свой». Начали снимать нападение: ночь, темнота, Караченцов катится с откоса, на него бросается рычащий Чингиз. Все замерли — неужели на самом деле вцепился? Но оказалось, что собака была предельно аккуратна, и актёр лежа восхищался её работой…
После премьеры фильма братья Торсуевы стали одними из самых популярных актёров 80-х. Письма к ним носили мешками — только на студии получали примерно по 20 писем в день, и ещё столько же приходило на адрес газеты «Пионерская правда». Родителям пришлось несколько раз менять номер телефона, Торсуевых повсеместно узнавали на улицах и подходили за автографами — до тех пор, пока они не состригли блондинистые кудри. После этого узнавать стали меньше, и жизнь стала спокойнее…
Музыку к фильму написал композитор Евгений Крылатов, тексты песен — поэт Юрий Энтин. Братья были непоющимим, к тому же у Юры не только начал ломаться голос, но ещё и неожиданно появился одесский говорок, так как съёмки проходили в Одессе. Так что в фильме Юра-Сыроежкин не только сам не поёт, но и не говорит — его озвучила актриса Ирина Гришина. За Электроника же пела солистка детского хора Елена Шуенкова. Остальные песни прозвучали в исполнении Николая Каранченцова, Елены Камбуровой и Владимира Басова.
