Но поиск актера на роль юного бунтаря и его спутницы оказался непростым. Марина Зудин, Алена Хмельницкая, Оксана Фандера, Юлия Меньшова, Ирина Апексимова, Ольга Кабо, Алика Смехова, Лидия Вележева — многие молодые актрисы участвовали в кинопробах на роль дочки профессора, но режиссера они не устроили.
Анастасия Немоляева оказалась на съемочной площадке по воле случая: «С Настей получилась забавная история, — вспоминает Карен Шахназаров. — Она из киносемьи. Ее папа — Николай Владимирович Немоляев — работал со мной на „Курьере“ оператором. А Настя в это время только-только заканчивала школу, и никаких планов сниматься в кино у нее не было. Однажды мы пробовали на главную роль двух ребят; девушки, которые должны были помогать им, как говорится, „подавать реплики“, почему-то не пришли. И вдруг я вспомнил про дочку Коли Немоляева. Коля тут же позвонил Насте, попросил зайти. Она пришла и помогла парням отыграть. В результате я ее тут же утвердил на роль. А вот тех мальчишек — нет».
Начинающей актрисе было непросто, потому что на съемках присутствовал родной папа. Он нередко делал ей замечания: «Зря ты ешь мороженое! Щеки в кадре будут круглыми».
На роль Ивана Мирошникова пробовались Дмитрий Харатьян, Игорь Верник, Дмитрий Певцов и десятки других молодых людей. Однако исполнителя главной роли помогла найти Анастасия Немоляева. Она позвала на пробы своего бывшего одноклассника Федора Дунаевского.
Шахназаров сразу одобрил талантливого парня. Но не обошлось без проблем со стороны худсовета: Дунаевского посчитали профнепригодным, однако бывшие заслуги режиссера возымели действие. «Нравится — снимай, но если провалишься, пеняй на себя!», — ответили Шахназарову. А режиссер был полностью уверен в своем выборе.
Хотя сам Дунаевский признавался, что они с главным героем фильма совершенно разные. «По характеру я жесткий. А Иван — такой вяленый. И он склонен к эпатажу, что мне абсолютно было несвойственно. Я вполне сервильный, готов к любым компромиссам. Но понятно, что какие-то совпадения присутствуют. У него в фильме родители разводятся — и у меня разошлись. На этом и все, наверное… О работе грузчика я бы вряд ли помышлял: я все-таки окончил спецшколу с эстетическим уклоном. Если говорить о друзьях Ивана, то это тоже не очень моя среда…».