Николай Симонов погрузился в изучение указов, решений сената, служебной переписки, личных писем царя. Оказалось, что в сценарии текст роли Петра во многих случаях совпадает с его действительными речами, распоряжениями, заметками. Актер внимательно вглядывался в гравюры, зарисовки, в портреты императора. Листал тома «Писем и бумаг Петра Великого». Особенно полезными оказались «История царствования Петра Великого» Н. Устрялова и «Деяния Петра Великого, мудрого преобразователя России» (тридцать томов!) И. Голикова.
Много сил отняли поиски грима, внешности. Художник Н. Суворов, гример А. Анджан создали десятки эскизов. Симонову немного подбрили волосы, увеличив лоб. Сделали парик, воспроизводивший характерную петровскую прическу. Наклеили усы, тоже стремясь сделать их похожими (по описанию современников, усы Петра были «как у кошки»), густые щетинистые брови. Для того чтобы на экране получить одутловатость щек, очень характерную для Петра, Симонов снимался немного небритым. Рост императора достигал 204 сантиметров. Чтобы сделать Симонова выше окружавших его людей, актера (он имел рост 182 сантиметра) обували в сапоги на высоких каблуках, а внутрь сапог подкладывали пробки.
Фильм представлял собой широкое эпическое полотно, народную драму, с огромным охватом событий, многоплановой композицией, разветвленной системой сюжетных связей, со множеством действующих лиц и многотысячными массовками батальных сцен. «Камерная картина с громадными массовками и в две серии», — шутил директор студии А. Пиотровский. Осуществить постановку такого фильма было делом нелегким. Режиссеру Владимиру Михайловичу Петрову во многом помог опыт экранизации классики, приобретенный им в работе над «Грозой».
Во время подготовительного периода требовалось набрать «войско». В ответ на объявления в газетах к воротам «Ленфильма» явилось около десяти тысяч человек, из которых отобрали полторы тысячи наиболее характерных, «типичных» для Петровской эпохи — они должны были изображать солдат бояр, юродивых. На разных предприятиях было заказано 1400 треуголок, 200 гренадерских шапок, 1300 туфель, 1000 штыков, 60 тысяч пуговиц…
Художник Суворов готовил макеты — по их образцу сооружались крепость, монастырь, дом Меншикова, улицы города. В Озерках, за Поклонной горой, был возведен огромный декорационный комплекс — шведская крепость, которую предстояло штурмовать петровским войскам. Сорок вагонов леса пошло на стройку…
Съемки начались 2 августа 1935 года. Владимир Петров сразу же приступил к одной из ключевых сцен первой серии — «Штурм шведской крепости». Здесь были массовые батальные сцены, быстрые передвижения войск в кадре, с пиротехникой и прочими эффектами, и ответственные актерские эпизоды.
Поле боя было тщательно подготовлено. В определенных местах были заложены пиротехнические фугасы, соединенные проводами с пультом пиротехника. В нужный момент он нажимал кнопку, и тогда взлетали очень эффектные дымовые фонтаны. Места зарытых фугасов отмечались белыми камешками, чтобы участники массовки, те, кто изображал убитых или раненых, не вздумали бы на них упасть или встать. Кроме того, на некоторых фугасах были положены изготовленные у Фишмана «трупы», которые при взрыве взлетали на воздух. Все участники массовки были, конечно, тщательнейшим образом проинструктированы.
В перерывах между съемками актеры отдыхали на террасе соседней дачи. «Зной был страшный. Разрывались дымовые шашки, и мне в суконном костюме было так жарко, что и представить трудно», — вспоминал Симонов. Приезжал на съемки и Алексей Толстой с женой.
В конце августа начались обложные дожди. Продолжение съемок «штурма» пришлось перенести на следующее лето.
С погодой фильму не везло и в дальнейшем. Сцену «Снятие колоколов» хотели снимать на зимней натуре, в яркий солнечный день. Но вопреки ожиданиям весь февраль шел дождь со снегом. «Облегченный» вариант декорации пришлось возвести на студии. Сугробы снега имитировались смесью нафталина, опилок и соли. От резких запахов у актеров начинала болеть голова, возникали приступы удушья. Но неумолимый Петров снова и снова снимал очередной дубль, разрешая лишь короткие перерывы на проветривание.
Еще на съемках всех потрясал вулканический темперамент Симонова. Иногда у его партнеров даже возникало опасение, как бы Симонов часом не забылся и в своих порывах — особенно там, где он в ярости — не перешел границ.
…Снимался эпизод «После ассамблеи». Меншиков просыпается с головной болью: «Катя! Квасу!» В покои «светлейшего» врывается царь с мундиром из гнилого сукна, которое поставлял на армию Меншиков. «Вор!» — кричит Петр и в страшном гневе наотмашь бьет своего «Алексашку».
Михаил Жаров в мемуарах описал свои переживания во время съемки этой сцены: «Я нервничать начал уже с утра. Хожу рассеянный, все из рук валится».