В основу сценария, написанного Станиславом Говорухиным и Борисом Дуровым, легло происшествие, случившееся в реальной жизни: в 1970-х годах пираты похитили с итальянского судна 200 тонн урановой руды и убили всю команду.
Нашумевшая история и стала основой для будущего фильма, только уран по приказу киноначальства заменили на опиум.
Николая Ерёменко, за которым закрепилось амплуа романтического героя, не хотели утверждать на роль механика Сергея. Актёр убедил членов комиссии, лишь когда показал им пресс и сделал сальто.
На съёмках Ерёменко едва не погиб: прыгнул в воду в полуметре от движущегося судна, и его едва не затянуло под днище корабля.
А когда снимали сцену спасения женщин из затопленных кают, у актёра после семи часов непрерывного ныряния пошла кровь из носа, которую никак не могли остановить.
Все трюки Ерёменко выполнял в кадре сам, но «каскадёрский» гонорар так и не получил. На деньги от съёмок фильма он смог купить только цветной телевизор «Рекорд» и пакистанский ковёр.
В «Пиратах ХХ века» советские зрители впервые увидели с экрана приёмы карате. Познакомил всю страну с этим искусством мастер спорта по восточным единоборствам Тадеуш Касьянов, который в фильме сыграл боцмана.
В эпизодах снимались его ученики из Центральной школы карате — индийские, казахские и узбекские спортсмены.
Вместе с Ерёменко снимался его друг и однокурсник Талгат Нигматулин, который был просто находкой для фильма — актёр серьёзно занимался карате, а его коронным номером были удары в прыжке, которые очень эффектно выглядели в кадре.
После роли пирата Салеха Нигматулин моментально стал звездой, а в Узбекистане — почти что культовой фигурой.
С ним заводили дружбу люди из партийной верхушки, цеховики и тёмные личности, которым был очень нужен человек с такой спортивной подготовкой, да ещё и знаменитый.
Именно из-за интереса таких людей жизнь Талгата Нигматулина трагически оборвалась спустя шесть лет после премьеры — актёр попал в секту и был до смерти избит «духовными братьями».
Для съёмок кинематографистам предоставили учебный корабль «Адмирал Лунин», который на экране превратился в пиратский «Меркурий», а сухогруз «Фатеж» исполнил роль советского «Нежина».
Чтобы корабль не пострадал при съёмках пожара, на палубе поджигали смолу в тазах. Оба судна служили съёмочной группе ещё и гостиницей с рестораном: по вечерам актёры отдыхали, пили шампанское и запускали фейерверки.
А однажды во время шторма с палубы смыло бутафорскую деревянную мину, о чём пришлось срочно предупреждать Черноморский флот.
«Нежин» после съёмок ещё много лет служил в Севастополе, а «Адмирал Лунин» продали в Грецию, где впоследствии затопили, чтобы не тратиться на ремонт.
Наталье Хорохориной, сыгравшей буфетчицу Машу, работа в картине далась непросто. Актриса сильно пострадала на съёмках эпизода, в котором её героиню избивает пират Салех в исполнении Талгата Нигматулина.
Хотя под одеждой Хорохориной закрепили специальные подушки, а Нигматулин пытался бить вполсилы, спина актрисы превратилась в сплошной синяк. Узнав об этом, Талгат очень переживал, но Наталье удалось его успокоить.
Позже Станислав Говорухин написал сценарий продолжения истории команды «Нежина», но актёры идею не поддержали и отказались от съёмок.
Тогда сценарий переписали под других героев и в 1986 году режиссёр Степан Пучинян снял по нему приключенческий фильм «Тайны мадам Вонг».