Фильм о столичном музыканте Платоне Рябинине частично был основан на реальных событиях. Сценарист Эмиль Брагинский вдохновился двумя историями, которые произошли на самом деле с самыми настоящими людьми, и загорелся желанием вставить их в сюжет.
Одна из историй связана с композитором Микаэлем Таривердиевым. Однажды он ехал на автомобиле со своей возлюбленной. Она была за рулём и сбила пешехода. Человек погиб. Тогда Таривердиев решил взять вину на себя и был осуждён на два года, но в итоге его амнистировали. Этот секрет композитор доверил очень узкому кругу людей. Узнал про него и Эмиль Брагинский, который не придумал ничего лучше, чем положить историю в основу сценария. Только сценарист иначе распорядился судьбой своего героя — тот все-таки отправился за решётку. На премьере картины присутствовал, можно сказать, один из прототипов главного героя. Только он, Микаэл Таривердиев, пришёл в ужас. Композитор подумал, что его секрет раскрыт и всем известно, что «Вокзал для двоих» сняли про него. Его пришлось долго убеждать в обратном, пока он не успокоился.
Центральным героем второй истории, вдохновившей Брагинского, был поэт Ярослав Смеляков. Он отбывал срок в лагере, но чудом отпросился в гости к находящимся неподалёку на поселении сценаристам Валерию Фриду и Юлию Дунскому. По этому случаю знакомые устроили грандиозное застолье и, конечно, не услышали будильник. Это могло иметь негативные последствия. Если бы Смеляков не пришёл вовремя, его бы наказали, но друзья, как могли, помогли поэту. Чтобы он не опоздал, они тащили его на себе.
В фильме же главный герой ужинал с возлюбленной, а на утро оба также не услышали будильник и бежали со всех ног к пункту назначения.
Главную роль в этой картине сыграл Олег Басилашвили. Режиссёр очень любил с ним работать, поэтому часто приглашал на съёмки. Чтобы вжиться в роль, актёр месяц пробыл в колонии для несовершеннолетних в Икше. Там и снимали тюремные эпизоды. Заключённым, конечно, не понравилось это циркачество. Они актёра невзлюбили и старались его задеть, а иногда и ударить. Басилашвили старался не хамить, и как мог, налаживал отношения. В этом ему помогал один из заключённых. Он много консультировал актёра, рассказывал о повадках арестантов, чтобы Басилашвили смог их повторить. За свои услуги парень попросил, чтобы актёр как-то увековечил его в фильме. Басилашвили слово сдержал. Когда снимали эпизод, в котором его героя пытались разбудить, актёр сквозь сон сказал: «Онофренков, кончай!». Это была фамилия его так называемого помощника.
После выхода картину приняли тепло. По опросу журнала «Советский экран», «Вокзал на двоих» назвали лучшим фильмом года. Режиссёр был отмечен Государственной премией СССР, а Людмила Гурченко, исполнившая главную роль, получила звание Народной артистки.