Первого июня начались фото- и кинопробы. На роль Владика пробовались Всеволод Абдулов, Иван Бортник, Олег Видов, Евгений Жариков, Александр Збруев, Владимир Коренев, Геннадий Корольков, Александр Леньков, Андрей Миронов, Сергей Никоненко, Валерий Носик, Евгений Петросян, Виталий Соломин и другие актеры. Образ Верзилы (Феди из «Напарника») примеряли на себя Юрий Волынцев, Георгий Епифанцев, Михаил Пуговкин, Роман Филиппов, Станислав Чекан и др. Прорабом из этой же новеллы мог стать Владимир Высоцкий.
Более месяца продолжались кинопробы со всеми этими актерами в различных сочетаниях, после чего кто-то надоумил Гайдая присмотреться к ленинградскому артисту Александру Демьяненко. К тому времени худсовет уже практически утвердил на роль Владика Валерия Носика, но Гайдай всё еще сомневался в правильности этого выбора.
Леонид Иович, конечно, не мог не знать Демьяненко, снимавшегося с ним в «Ветре» Алова и Наумова. К тому времени Александр сыграл своеобразных предшественников Шурика в комедиях «Взрослые дети» и «Карьера Димы Горина», а также очень интересную главную роль бродячего певца в сатирической сказке по мотивам пьесы Евгения Шварца «Каин XVHI».
Гайдай словно заранее, без всяких проб, знал, что Демьяненко — именно тот, кто ему нужен. Поэтому 11 июля режиссер поехал в Ленинград для переговоров с 27-летним актером.
Из Северной столицы Гайдай вернулся уже с ним — своим Шуриком. Приехал в Москву и другой ленинградец, Алексей Смирнов, сыгравший одного из главных героев в «Деловых людях». Гайдай склонялся к тому, чтобы снять в роли Верзилы Михаила Пуговкина, которому очень симпатизировал, но режиссера отговорил Пырьев. «Для этой роли, — сказал свое веское слово мэтр, — такая бандитская физиономия, как у Пуговкина, не годится». Тогда Пуговкин был «понижен» Гайдаем до прораба, а на роль Верзилы утвердили Смирнова — тот и впрямь во всех отношениях подходил больше: комплекция истинного верзилы и добродушное лицо конгениально соответствовали образу тунеядца Феди.
Примерно в это же время была утверждена на роль Лиды Наталья Селезнева, в то время студентка Московского театрального училища им. Щукина. У нее, однако, был и экранный опыт: еще будучи школьницей, Наталья сыграла в фильмах «Алеша Птицын вырабатывает характер», «Девочка и крокодил» и «Аленка».
О том, как Селезнева стала Лидой в «Наваждении», сама она рассказывала неоднократно:
«Я появилась на съемочной площадке у Гайдая восемнадцатилетней студенткой и, конечно, совершенно не понимала тогда, какая это удача — встреча с таким режиссером. Он умел найти к каждому актеру свой, особый подход. Помните, в новелле «Наваждение» моя героиня и совершенно незнакомый ей Шурик штудируют перед экзаменом один учебник? Они настолько сосредоточены, что всё остальное проделывают совершенно механически. «Жарко, разденься!» — советует Лида Шурику и сама, сбросив одежду, остается в купальнике… Так вот, Леонид Иович, окинув меня взглядом, сказал: «Вам в кадре нужно будет раздеться» Я кивнула. «А как у вас с фигурой? Вроде бы не очень…» — «У меня не очень?» — возмутилась я и мгновенно сбросила с себя сарафан. Гайдай довольно улыбнулся: «Вы утверждены!» Потом он говорил, что я сделала это легко и раскованно (а по тем временам это было невероятно), но вместе с тем — «целомудренно», именно так, как ему было нужно…»{80}
В Селезневой Гайдай не разочаруется, а вот Демьяненко поначалу будет вызывать у него сомнения. Впрочем, они скоро рассеются. «До съемок Леня был совершенно уверен в выборе Саши на главную роль, — рассказывала Нина Гребешкова. — Настолько, что даже переименовал Владика в Шурика. Но когда начали снимать, вдруг засомневался: «Какой-то Демьяненко молчун. Малоинициативный, тихий… Разве это мой Шурик?» Но вскоре выяснилось, что Саша только выглядит инертным и незаинтересованным. На самом деле он впитывает всё, что ему говорит Гайдай, и умеет в точности воплотить режиссерский замысел. В общем, постепенно Саша раскрылся»{81}.
Двадцать седьмого июля 1964 года начались долгожданные съемки «Несерьезных историй». На территории «Мосфильма» разыгрывали сцену из «Напарника», происходящую во дворе милиции. Снимались массовка и два актера — Алексей Смирнов (Верзила) и Владимир Басов (суровый милиционер). Именно в этой сцене некий забулдыга произносит фразу, ставшую крылатой: «Огласите весь список, пожалуйста». Вот уже много лет по средствам массовой информации кочует нелепая легенда, что человек, просящий огласить список, — якобы и есть сам Леонид Гайдай. Но это не так: роль забулдыги исполнил некий Олег Скворцов, обычный слесарь, который обожал сниматься в массовке. Разве что нельзя исключать, что Гайдай мог лично произнести за него реплику при озвучивании фильма.