Марина Ладынина, Николай Крючков, Борис Андреев, Степан Каюков, Пётр Алейников, Владимир Колчин, Ольга Боровикова, Р. Днепрова-Чайка, П. Валерианов, Алексей Долинин, Пётр Савин, Артавазд Кефчиян
После успеха выпавшего на долю фильма «Богатая невеста» Иван Пырьев получил признание зрителей, критики и лично Сталина. Режиссёр немедленно начинает работу над следующей картиной, главным героем которой станет воин-танкист. Аркадий Захарович Добровольский (1911—1969) в 1936 году завершил сценарий «Трактористы», а уже в 1937 году был репрессирован, пробыл в заключении 21 год. Колымская жизнь А. З. Добровольского упоминается в рассказе Варлама Шаламова «Афинские ночи». В частности: «Пырьев и Ладынина прислали бывшему сценаристу „Трактористов“ и эту поэму» (речь о «Поэме без героя» Ахматовой в первом ташкентском варианте). Известна также переписка Шаламова и Добровольского с упоминанием Пырьева. По другим данным сценаристом является Евгений Помещиков. Имеются данные и о соавторстве Добровольского и Помещикова.
В 1938—1939 году на дальневосточных рубежах страны произошёл ряд военных инцидентов (на озере Хасане и Халхин-Голе), которые доказали боеспособность советских войск, противостоявших японским милитаристам. Напряжённое предвоенное время в Европе диктовало темы для кинематографистов СССР. В ходе работы над фильмом военный настрой, которого не хватало в сценарии, был только усилен. В финальной сцене свадьбы главные герои и гости дружно запевают песню «Броня крепка и танки наши быстры», давая тем самым понять, что советские люди готовы к военным испытаниям.
На пробах к картине единственная сложность возникла с характерной ролью Назара Думы. На неё после долгих поисков утверждён молодой актёр из Саратова Борис Андреев, который приехал в Москву с Саратовским театром драмы на летние гастроли. Роль Назара Думы стала дебютом успешной кинокарьеры и началом большой дружбы Андреева с Петром Алейниковым, которую они пронесли через всю жизнь.
Натурные съёмки картины прошли в УССР летом-осенью 1938 года, в Николаевской области (Гурьевская МТС). В память об этом трактор «Сталинец-65» (ЧТЗ С-65, изображён на постере), использовавшийся в съёмках фильма, был установлен при въезде в село Гурьевка (Новоодесский район Николаевской области Украины), где происходили съёмки.
В декабре 1938 года фильм был закончен, а премьера его состоялась 3 июля 1939 года.