Самым трудным делом оказалось найти исполнителя на роль вождя краснокожих – мальчика в возрасте 9–10 лет. Ассистенты Гайдая облазили множество столичных школ и интернатов, пересмотрев там не один десяток мальчишек. Назову лишь некоторых из ребят, с кем делались фотопробы: Юра Фомин, Андрей Титов, Валера Артемов, Юра Шахов, Боря Дементьев, Игорь Свиридов, Леша Филимонов, Леша Доценко, Миша Языков, Володя Добров, Слава Комаров, Юра Лешов, Вадим Сафронов, Слава Вадихин. Видимо, после того как ни один из этих школьников не устроил режиссера, была сделана фотопроба с главной травести советского кино Надеждой Румянцевой (Гайдай знал ее по фильму «Трижды воскресший»). Но и ее кандидатура оказалась неудачной. И вот, когда от отчаяния впору было лезть в петлю, был найден мальчик, идеально подходивший на роль «вождя». Им оказался 10-летний московский школьник Сережа Тихонов с 1-й Звенигородской улицы.
Музыку к фильму должен был написать композитор Г. Фиртич (забегая вперед, отмечу, что музыку он написал прекрасную, без нее фильм смотрелся бы намного беднее).
14 июня состоялось обсуждение кинопроб на художественном совете студии и их утверждение. А в конце того же месяца группа выехала к месту натурных съемок в Ялту. Первый день работы датирован 2 июля, причем три дня ушло на репетиции и освоение съемочной площадки, расположенной далеко в горах. Съемки начались 5 июля с эпизодов из новеллы «Вождь краснокожих»: шарабан мчится по прерии. В последующие дни снимали эпизоды: шарабан с похитителями мчится через ручей, въезжает в лес, Джонни, он же «вождь краснокожих», убегает из шарабана (10–16 июля); Джонни привязывает Билла к дереву, собираясь потренироваться в меткости, сбивая картошку с его головы; Сэм развязывает Билла (17–20 июля). С 21 июля по 18 августа снимали эпизоды «у пещеры» (вход в пещеру – искусно выполненная декорация): Сэм уходит на разведку, оставляя Билла наедине с Джонни; Билл «покупается» на хитрый трюк мальчишки и бьет ногой по камню, завернутому в рубашку; Билл у костра печет картошку; вождь краснокожих запихивает Биллу под рубашку горячую картошку; Билл гоняется за вождем вокруг пещеры; Билл падает в костер после меткого выстрела мальчишки из пращи; Билл и Джонни играют в разведчиков, при этом первый изображает лошадь, а второй – наездника-разведчика; Билл сообщает Сэму, что он отправил мальчишку домой.
19–20 августа снимали эпизод: Сэм дремлет возле входа в пещеру, опасаясь попасть под горячую руку неугомонного вождя краснокожих. К нему подсаживается Билл, спрашивает: «Ты что это поднялся в такую рань?» Сэм врет: «Что-то плечо ломит. Думаю, может, легче станет, если посидеть немного». Но Билл ему не верит: «Врешь ты! Ты боишься. Тебя он хотел сжечь на рассвете. Ты боишься, что он так сделает». Сэм пытается разуверить друга, но тот неумолим: