Важно отметить, что фильм снимался на базе «Экспериментальной творческой киностудии» (позже переименованной в «Экспериментальное творческое объединение») — невероятной для советского кинематографа 1960-х годов структуре. С одной стороны, «ЭТК» обходилась без государственных средств, функционировала на хозрасчете, то есть полной самоокупаемости: какого качества продукт сняли — столько прибыли от проката и получили. С другой — все-таки совсем уж пристального пригляда и контроля со стороны Госкино за творческими порывами и работой этого кинообъединения не было. Руководство «ЭТК»/«ЭТО» самостоятельно выбирало проекты исходя из собственного понимания зрительских запросов. Вполне капиталистическое производство в советских условиях! 

За время существования «вольная» киностудия выдала зрителю 38 полноформатных фильмов, в числе которых аншлаговые «Иван Васильевич меняет профессию», «12 стульев» и «Не может быть!» Гайдая, «Афоня» и «Не горюй!» Данелии, «Табор уходит в небо» Лотяну, «Земля Санникова» — популярнейший в СССР приключенческий фильм... И, конечно же, «Белое солнце пустыни»!

Невероятная популярность дилогии «Неуловимые мстители» подвигла руководство «ЭТК» выпустить нечто похожее — авантюрную ленту в жанре истерна, на благодатной и богатой тематике Гражданской войны. «С революционно-историческим содержанием в противовес американским вестернам», как значилось в заявке. 

К работе над сценарием пригласили режиссера Андрея Михалкова-Кончаловского и драматурга Фридриха Горенштейна. Поиск сюжета затянулся, захватывающей истории долго не удавалось найти, и Кончаловский, охладев к идее, покинул проект. Горенштейн вскоре последовал его примеру. Работу поручили сценаристу Валентину Ежову («Баллада о солдате»), и он неожиданно напал на «золотую жилу», по случаю услышав рассказ одного из красноармейцев, принимавших участие в ликвидации басмаческих банд в Средней Азии. 

Речь шла о том, что главари бандитов, чтобы уйти от преследования налегке, нередко бросали ненужную обузу — собственные гаремы. Вокруг этой неожиданной фабулы и был закручен сюжет, первоначально называвшийся незатейливо «Басмачи» (или, как вариант, «Пустыня»). Первая версия сценария не прошла, но после того, как к доработке подключился Рустам Ибрагимбеков, картину на «ЭТК» готовы были запустить в производство. И тут вдруг все застопорилось из-за отсутствия режиссера.

После ухода Кончаловского работу предложили Юрию Чулюкину (снявшему искрометных «Девчат»), затем даже Андрею Тарковскому, но оба отказались. Режиссер Владимир Мотыль после выхода его фильма «Женя, Женечка и «катюша» пребывал в опале, дескать, слишком легкомысленно отнесся к событиям войны. Режиссер несколько лет безуспешно пытался пробить в Госкино идею собственной картины о декабристах (позже он все-таки снял «Звезду пленительного счастья») и взялся за «басмачей» без особого восторга — просто чтобы не простаивать в творческом плане. 

Текущее название сценария «Спасти гарем!» заменили на «Белое солнце пустыни», начался подбор актеров и выбор места съемок.

На главную роль пробовались несколько человек, в итоге остались двое: Георгий Юматов и Анатолий Кузнецов. Последнего забраковали, но режиссер держал его в «запасном полку», и не напрасно, ведь Юматов, к тому времени имевший серьезные проблемы с алкоголем, в любой момент мог сорвать съемки. Так оно и случилось: однажды после пьяной драки он явился на съемочную площадку богато «разукрашенный» синяками и царапинами. Его сменил «дублер» — неизвестно, как выглядел бы в роли Сухова Юматов, но Кузнецов вписался в образ, что ни говорите, идеально.

Никого, кроме Павла Луспекаева, в роли начальника таможни Верещагина режиссер и видеть не хотел. Еще во время войны актер отморозил ноги на фронте и остро страдал от атеросклероза сосудов, незадолго до начала съемок ему ампутировали пальцы обеих ног. Так что в качестве замены мог выступить Ефим Копелян. Но Луспекаев встретил предложение о съемках с энтузиазмом, практически все эпизоды сыграл самостоятельно, не прибегая к помощи каскадеров. Хотя Мотыль и предлагал ему сниматься на костылях и для этого был готов изменить сценарий. «Пусть тебя мои ноги не смущают, Володя, — говорил Луспекаев режиссеру. — Я придумал и сделал себе специальные сапоги с металлическими упорами внутри». В процессе съемок ноги болели немилосердно, каждые 10–15 минут актер отходил в сторону и опускал натертые культи в таз с холодной водой…

Дражайшую супругу красноармейца Сухова Екатерину Матвеевну совершенно неожиданно для себя сыграла Галина Лучай, тележурналистка из редакции кинопрограмм Центрального телевидения. Она случайно попалась на глаза режиссеру в коридоре «Ленфильма».

Слесарь Николай Годовиков получил роль Петрухи благодаря рекомендации Луспекаева, с которым они вместе снялись в «Республике ШКИД», а кандидатура Савелия Крамарова была отклонена. Из девяти жен Абдуллы только трое были профессиональными актрисами, остальных сыграли баскетболистка, искусствовед, продавщица, филолог, инженер…  

Руководство «ЭТК» долгое время отказывало Спартаку Мишулину, комическому актеру, в серьезной роли Саида. Но режиссер сумел настоять на своем и оказался прав: Мишулин в «Солнце…» убедительно раскрыл неожиданную грань своего таланта, драматического артиста.  

Только после утверждения Кахи Кавсадзе на роль Черного Абдуллы выяснилось, что актер абсолютно не умеет держаться в седле. К слову, до конца съемок он этому несложному искусству так и не обучился: в кадре всегда либо сидит неподвижно, а коня под уздцы держат ассистенты, либо его носит на плечах могучий помощник режиссера. 

В первый день вся съемочная группа собралась на берегу Каспия у «баркаса Верещагина», чтобы совершить обычное ритуальное действие — разбить о борт бутылку шампанского. На удачу. Однако режиссеру Владимиру Мотылю это удалось только с третьего раза. Кто-то из присутствующих пророчески проворчал: «Значит, либо картина получится полное г…, либо шедевр!»

Актеры изрядно намаялись на съемках. Так, Спартака Мишулина три дня подряд закапывали в песок с утра пораньше и выкапывали только к вечеру, без конца переснимая дубли. В перерывах накрывали зонтом, кормили-поили бедолагу с ложечки, давали покурить.

Никак не получалась достоверной сцена, в которой Абдулла бьет ребром ладони Петруху по шее. Прямого контакта не было, так что Годовиков никак не мог «поймать» момент и вываливался из кадра то раньше, то позже нужного. Тогда он попросил Кавсадзе бить по-настоящему. Кахи растерялся: «Да ты что, Коля… Убью ведь!» «Не убьешь! А иначе промучаемся неделю с этими дублями». Ну что делать! После каждого из последующих шести дублей Годовиков в сторонке отплевывался кровью…  

Девушки, игравшие жен Абдуллы, страшно страдали от жары в своих паранджах, вплоть до обмороков. Так что частенько на съемках их подменяли бессловесные советские солдаты.  

Отсмотрев снятый материал, киноначальство предложило завершить работу, признав ее неудовлетворительной, пленку смыть. Потом предложили поработать над фильмом Владимиру Басову, но известный актер и режиссер не согласился. Зато благодаря ему в «Солнце…» появилась культовая реплика «Восток — дело тонкое!». Перед экспедицией в Туркмению Басов напутствовал Мотыля: «Восток требует совершенно иного подхода, Володя. У них там, у мусульман, другое мышление. Нужен тонкий подход…»

Спасая фильм от окончательного попадания «на полку», режиссер переснял несколько ключевых сцен, внес более 30 серьезных сокращений, едва ли не полностью перемонтировал. Но и этот вариант «не прошел». После четырех месяцев бесплодных попыток получить прокатное удостоверение фильм буквально чудом попал на просмотр Леониду Брежневу. Генсеку на свой страх и риск «Белое солнце пустыни» подсунул дежурный по фильмотеке на даче в Завидово. Леонид Ильич, страстный любитель вестернов, был буквально очарован картиной и распорядился выпустить ее на широкий экран.

Фильм стал не только любимцем зрителей, но и настоящим талисманом советских космонавтов. После гибели «Союза-11» экипаж следующего корабля, «Союза-12» перед стартом в сентябре 1973 года посмотрел «Солнце…» — и полет прошел штатно. С тех пор просмотр этого фильма перед полетом стал традицией для всех советских и российских космонавтов.

…В финале Верещагин должен был остаться в живых, режиссер задумывал снять продолжение ленты — про дальнейшие приключения начальника таможни. Но Павел Луспекаев умер, не дождавшись выхода «Белого солнца пустыни» на широкий экран. А без него любой сиквел терял смысл.