Лишь спустя годы сценарий обнаружил режиссёр Виталий Мельников и твёрдо решил запустить его в производство. Сам он тогда пребывал в творческом кризисе после работы над драмой «Отпуск в сентябре» с Олегом Далем, которую чиновники так и не выпустили в прокат.
Следующие три фильма Мельникова остались почти незамеченными, и в успех новой картины сам режиссёр не слишком верил. Чтобы ему позволили снимать, Мельников привёл веский аргумент — якобы сейчас просто необходимо поднимать престиж военной профессии, который упал после ввода войск в Афганистан.
История обычного капитана, честно несущего службу и готового прийти на помощь почти незнакомой женщине, должна была тронуть зрителей.
Изначально в фильме был совершенно другой сюжет. Офицер-пограничник выбирал себе в жёны одну из четырёх претенденток, среди которых были учительница, доярка и журналистка. Однако потом сценарий переписали, и осталась только одна девушка — фотокорреспондент Лена.
На главную женскую роль пробовались Елена Сафонова, Наталья Данилова и Татьяна Рудина. Последняя в результате сыграла подругу главной героини, а роль самой Лены досталась Вере Глаголевой.
Молодая актриса попала в картину по-соседски — она жила в одном доме со сценаристом Валентином Черных, и тот с самого начала следил за её карьерой в кино.
На счету Глаголевой на тот момент было уже несколько фильмов, но именно эта картина принесла ей всесоюзную известность и именно эту роль сама актриса считала поворотной в своей карьере.
Режиссёр долго сомневался в кандидатуре «ленкомовца» Виктора Проскурина. Актёра сложно было представить в военной форме, однако на пробах он сумел доказать, что внешность для его героя — не главное.
На вторых ролях и в эпизодах фильма появилось много знаменитостей. Хозяйку «модного дома» сыграла Светлана Крючкова, мать главной героини — Вера Васильева, мать Блинова — Валентина Березуцкая, милиционера — Никита Михайловский, с которым Вера Глаголева на следующий год снялась в фильме «Зонтик для новобрачных».
Соседа главной героини играл знаменитый Николай Рыбников — звезда советского кинематографа 60-х годов. Со временем актёр оказался не востребован, его всё реже приглашали в кино и он тяжело переживал по этому поводу.
На помощь пришёл давний товарищ по ВГИКу — режиссёр Виталий Мельников. Рыбников с радостью принял предложение и играл с полной отдачей, импровизировал, на ходу додумывал образ склочного соседа. Работа мэтра не осталась незамеченной — в 1986-м году журнал «Советский экран» признал его лучшим актёром второго плана.
На съёмках финала Вера Глаголева, бывшая спортсменка и мастер спорта по стрельбе из лука, решила вспомнить прошлое — взяла в руки пистолет и выбила на мишени 8-8-9. После выхода фильма на экраны восходящая звезда получила почётное звание лучшей актрисы года от читателей «Советского экрана».
Картина «Выйти замуж за капитана» стала лидером проката, её показывали во всех воинских частях, а съёмочная группа даже слетала с презентацией фильма на Мадагаскар.
