Идею будущего фильма Эльдару Рязанову подсказала сама жизнь. Однажды режиссёр побывал на заседании гаражного кооператива сотрудников «Мосфильма» и был потрясён: «Я увидел сборище людей, лишённых совести, забывших о справедливости, равнодушных и трусливых»…
Больше всего Рязанова расстроила собственная реакция на подлость окружающих. Поддавшись коллективному настрою, он не заступился за тех, кому пришлось лишиться заветных гаражей. Режиссёр решил наказать себя за молчание и ввёл в фильм профессора Смирновского — он олицетворял самого Рязанова, у которого хоть и поздно, но всё же проснулась совесть. Как и в других своих фильмах, в «Гараже» Эльдар Рязанов появился в эпизодической роли — он сыграл проспавшего всё собрание начальника отдела насекомых.
Собрать «коллектив пайщиков» Рязанов решил из первоклассных актёров. Роль принципиальной матери-одиночки Малаевой писалась специально для Лии Ахеджаковой. Рязянов уважал обострённое чувство справедливости и собственного достоинства, присущее актрисе.
На место председателя кооператива Сидорина пробовались Александр Ширвиндт, Геннадий Хазанов и Олег Басилашвили, но все они не смогли выкроить время на съёмки из-за занятости в театре и в кино. Тогда Лия Ахеджакова предложила режиссёру попробовать Валентина Гафта, который как раз снимался в соседнем павильоне. Рязанов кандидатуру одобрил, и вскоре Гафт уже разучивал текст.
Лаборант Хвостов в исполнении Андрея Мягкова не произносил ни единого звука до самого финала фильма — так Эльдар Рязанов решил отплатить актёру за давнюю обиду. На съёмках «Служебного романа» тот нелестно отозвался о стихах к песне «У природы нет плохой погоды». Строчки написал сам Рязанов, но выдал их за сочинение английского поэта Уильяма Блейка. Вся съёмочная группа творение режиссёра оценила, а вот Мягков предложил найти что-то поизящнее. За это его Семён Александрович и лишился голоса в «Гараже».
Ольга Остроумова получила свою роль, когда пришла к Рязанову с просьбой устроить сына в детский сад. В судьбе ребёнка режиссёр так и не поучаствовал, зато самой актрисе подарил запоминающийся образ. На съёмках «Гаража» на Остроумову обратил внимание Валентин Гафт, а спустя пятнадцать лет они встретились вновь и поженились.
Когда съёмки завершились, никто не был уверен, что злободневную картину выпустят в прокат. Счастливую судьбу ленты определил состоявшийся незадолго до премьеры пленум ЦК КПСС, на котором Брежнев потребовал беспощадно критиковать общественные недостатки. Оказалось, что «Гараж» — боевой ответ советских кинематографистов на призыв партии.
