Драматург Александр Володин написал сценарий «Горестная жизнь плута» по мотивам событий, происходивших в его жизни. Сценарий он предложил Георгию Данелии, который тогда был худруком объединения комедийных и музыкальных фильмов, и Данелия начал искать режиссёра.
Поиски затянулись, и драматург объявил, что если Данелия не возьмется за сценарий сам, то он переделает его в пьесу для театра. Режиссёр согласился при условии, что внесет некоторые правки. Дело в том, что история главного героя была хорошо знакома и ему тоже… Название «Горестная жизнь плута» осталось в фильме — так называется произведение, которое переводила героиня Галины Волчек.
Исполнителем главной роли сценарист видел только Александра Калягина, но у Георгия Данелии было свое видение, и актёр под него не подходил. Олега Басилашвили тоже утвердили не сразу — режиссёр поначалу вычеркнул его из кандидатов, так как актёр казался ему очень уверенным и властным, а у героя был мягкий нерешительный характер. Однако, в процессе съемок Олег Басилашвили терялся и робел, потому что не знал, как нужно играть человека с интригами «на стороне».
Вообще Георгию Данелии с актерами пришлось нелегко — Басилашвили абсолютно не понимал, как играть изменщика, с Мариной Нееловой он сразу же поссорился из-за её видения героини, Галина Волчек расстраивалась от своего вида в кадре, постоянно рыдала и даже не пошла на премьеру, а Наталья Гундарева внесла так много правок в сценарий, что почти переписала все сцены со своей героиней. Режиссёр даже пообещал актрисе помочь снять свой фильм, но в другой раз, а пока просит поиграть в том, что есть. Кстати, Наталье Гундаревой, игравшей «старую жену», был 31 год — на год меньше, чем «молодой любовнице» Марины Неёловой.
Георгий Данелия долго не мог найти актера на роль иностранного профессора, пока один из приятелей не рассказал про знакомого журналиста с интересной внешностью — бывшего прыгуна в длину. Увидев Кухинке, Данелия взял его измором, хотя тот отказывался от съемок, жаловался на неартистичность, занятость и начальство в Германии… Кухинке был уверен, что быстро отснимется, уедет, и никто про него и не вспомнит. Каково же было его изумление, когда после выхода «Осеннего марафона» он стал знаменитостью! Правда, в связи с этим — и объектом пристального наблюдения советских и немецких спецслужб.
Георгий Данелия очень боялся правок со стороны цензоров, особенно его беспокоил финал — вдруг цензоры решат, что Бузыкин с профессором убегают в Данию? И к финалу действительно возникли претензии — в Госкино потребовали наказать героя, ну или хотя бы удлинить финальный крупный план, чтобы вымученное лицо было повыразительнее. Данелия ничего править не стал, но, когда снова принёс материал, соврал, что добавил секунды. «Теперь стало лучше», — сказали в Госкино.
«Осенний марафон» вошел в список картин, которые претендовали на «Оскар» в номинации «Лучший фильм на иностранном языке», но из-за ввода советских войск в Афганистан шансов на победу не было.