Начало осени съёмочная группа встретила интенсивной работой. Так, 1 сентября в студии «Б» киностудии «Мосфильм» прошло сведение музыки. Ассистенты режиссёра ведут интенсивные переговоры с рядом артистов, пытаясь уговорить их сыграть роль мужа певицы Валентина. В итоге соглашаются двое: москвич Олег Янковский и ленинградец Александр Хочинский. 2 сентября Янковского вызывают на первую пробу. Правда, началась она с накладки: артист приехал, а в павильоне внезапно вырубился свет. Поэтому проба состоялась только в шесть вечера. Все сочли это дурной приметой и не ошиблись: в последующем кандидатура Янковского отпадёт.
5 сентября состоялось две пробы: Янковского и Хочинского, которые все и решат. На следующий день на роль мужа Стрельцовой был утверждён Хочинский. Пугачёва, конечно же, знала этого актёра по ряду киношных работ (особенно ей нравилась его роль в «Бумбараше», но лично знакома с ним не была. Их первая встреча на съёмочной площадке состоялась 7 сентября во время кинопроб. На следующий день пробы были продолжены. Пугачёва осталась довольна своим партнёром и сказала, что он, как киношный муж, её вполне удовлетворяет.
Съёмки фильма начались в пятницу, 9 сентября, в 9 часов утра. Съёмочной площадкой для киношников в тот день стала территория Останкинского телецентра. Перед началом съёмки, как и положено, была разбита тарелка — на удачу. Осколки тарелки разобрали себе участники съёмок. Работа продолжалась до семи вечера и была весьма плодотворной: за 10 часов отсняли несколько важных эпизодов с участием Аллы Пугачёвой (её ежедневная ставка равнялась 40 рублям).
12 сентября работа продолжилась: на этот раз снимали на натуре — в одном из выселенных домов в Черкизове. По сюжету, в этом доме Анна Стрельцова когда-то провела своё детство. Как вспоминает автор сценария А. Степанов, этот эпизод он просто угадал: когда писал его, даже не догадывался, что Пугачёва провела детство в точно таком же старом домике у Крестьянской заставы.
13 сентября снимали на двух площадках: в том же домике в Черкизове и в Останкино. В съёмках принимали участие: Алла Пугачёва, Александр Хочинский и Алла Будницкая. В этот же день из Харькова приехал ансамбль «Ритм», чтобы тоже участвовать в съёмках в качестве аккомпанирующего коллектива. Чуть позже именно этот ансамбль Пугачёва возьмёт под своё крыло.
14 сентября съёмки переместились на Белорусский вокзал. Там снимали эпизод проводов Анны Стрельцовой на гастроли. Состав актёров тот же: Пугачёва, Хочинский, Будницкая, ну и массовка, конечно. На следующий день съёмка была назначена там же, но не состоялась: с утра зарядил дождь, и, сколько ни ждали, просвета так и не появилось. Из-за тех же погодных условий была отменена съёмка и на другой день.
18 сентября, в 13.30, по телевидению показали эстрадный концерт «В вашем доме». Концерт начался традиционно для тех лет — с серьёзного жанра, с балета (показали «Умирающего лебедя» в исполнении Майи Плисецкой). Затем выступил популярный юмористический дуэт — Авдотья Никитична (Борис Александров) и Вероника Маврикиевна (Вадим Тонков). Потом задушевную песню спела Ольга Воронец. И на «десерт» показали выступление Аллы Пугачёвой. Она спела песню «Волшебник-недоучка».
Тем временем короткий перерыв в съёмках фильма «Третья любовь» («Женщина, которая поёт» закончился в среду, 21 сентября. В тот день снималась одна Пугачёва. Съёмки проходили на Воробьевском шоссе и Кутузовском проспекте. На следующий день съёмки перенесли в центр города: сняли проходы Пугачёвой по Малой Молчановке и у Никитских ворот. 23 сентября к Пугачёвой присоединилась Алла Будницкая: съёмочной площадкой стал вход в Театр эстрады на Берсеневской набережной. Там сняли короткий эпизод — разговор Анны с её подругой Машей. Но начать съёмки долго не могли: на этот раз нужна была пасмурная погода, а с утра, как назло, светило солнце. Пугачёва с Будницкой удалились в тонваген, а съёмочная группа расположилась на улице. Когда к обеду солнце так и не скрылось, стали сворачивать аппаратуру. Как вдруг набежали тучи и заморосил мелкий дождик. «Снимаем, снимаем!» — разнеслось по площадке. Актрисы выбежали из тонвагена и заняли исходные позиции на аллее. Остальные спрятались от дождя под деревья. Спустя несколько минут нужный эпизод был благополучно отснят. Когда прозвучала фраза: «Стоп! Снято!», режиссёр Александр Орлов внезапно подпрыгнул и дёрнул за ветку дерева, окатив спрятавшихся под ним коллег дождевой водицей. Так была восстановлена справедливость по отношению к двум актрисам, которые, пока снимались, уже успели промокнуть.
