В 1965 году Варлей окончила Училище циркового и эстрадного искусства и пришла в труппу Московского цирка на Цветном бульваре. Работала эквилибристкой. Какое-то время выступала в одном номере со знаменитым клоуном Леонидом Енгибаровым: танцевала на трапеции с кастаньетами, сидя на стульчике, играла на концертино. Именно благодаря Енгибарову Наташа попала в кино. Произошло это при следующих обстоятельствах.

Енгибаров уже несколько лет снимался в кино и имел множество друзей в киношной среде. Одним из его приятелей был режиссер с Одесской киностудии Георгий Юнгвальд-Хилькевич. В один из дней начала 1966 года он пришел на очередное представление Московского цирка, который гастролировал в Одессе, чтобы встретиться с другом. Но, увидев там Наташу, настолько был потрясен ее внешностью, что на следующий день явился к ней в гостиницу и пригласил сниматься в своем фильме. Причем его симпатия оказалась такой сильной, что через пару-тройку дней он снял утвержденную на главную роль актрису Марэ Хиластэ и заменил ее Варлей. Однако худсовет это дело «завернул», в итоге главную роль сыграла очень популярная в те годы актриса Раиса Недашковская, а Варлей досталась эпизодическая роль медсестры. Но вскоре судьба с лихвой вознаградила Наталью: именно на "Формуле радуги" ее приметила ассистентка Гайдая. Когда Варлей вернулась из Одессы в Москву, дома ее уже ждала телеграмма с «Мосфильма» с просьбой явиться на пробы, которые состоялись 13 апреля 1966 года в павильоне № 9, ассистировал на них юной актрисе Герман Качин. Через несколько дней худсовет объединения, просмотрев эту пробу, утвердил Наталью Варлей на роль Нины.

К 21 апреля в павильоне № 4 была выстроена декорация "Дом Джабраила". В тот день прошло ее освоение, а 22 апреля съемки начались: снимали эпизоды с участием Этуша (Саахов), Мкртчяна (Джабраил), Никулина (Балбес), Вицина (Трус) и Моргунова (Бывалый): Джабраил отчитывает троицу, которая не смогла с первой попытки похитить Нину: "Вы не оправдали оказанного вам высокого доверия". Бывалый оправдывается: "Невозможно работать…" Трус поясняет: "Вы даете нереальные планы". А Балбес заканчивает: "Это, как его волюнтаризм". На что Джабраил возмущается: "В моем доме прошу не выражаться…"; Шурик узнает от Нининой тети о похищении Нины.

23 — 24 апреля — выходные дни.

25 апреля (павильон № 4) — Бывалый считает деньги; Трус накрывает червонец туфлей.

26 апреля (павильон № 9) — Балбес и Трус занимаются калькуляцией. Балбес диктует: "Пиши с новой строчки: обед. Подчеркни: от супа отказалась. В скобах: суп харчо. Дальше. Три порции шашлыка: выбросила в пропасть. Теперь вино. Разбила две бутылки". Трус уточняет: "Три", — и показывает распитую ими же бутылку. "Пиши три", — соглашается Балбес, после чего, не вставая с места, чешет свою ступню (в кадре это рука не Никулина, а человека, который лежит под одеялом. Сам трюк придумал оператор Константин Бровин).

27 апреля (павильон № 9) — Шурик и Эдик под видом врачей приезжают в Орлиное гнездо, где троица держит в заточении Нину, с сообщением: "В районе эпидемия. Поголовные прививки. Ящур". Троица послушно ложится на живот, чтобы им сделали прививки. Первым под иглу попадает Трус, затем Балбес. Третьим — Бывалый, зад которого требовал особенной иглы. Рассказывает Е. Моргунов:

"Для Гайдая было главное, чтобы мы придумывали трюки. За каждый такой трюк Гайдай предлагал нам по две бутылки шампанского. Никулин заработал в "Кавказской пленнице" 24 бутылки. Я — 18. А Вицин, к сожалению, заработал лишь одну бутылку. Потому что он страшно не любил шампанское. Он любил сдавать посуду…

Сценку с моим уколом придумал Никулин. Он сказал: "Какой смысл делать третий маленький укол, если два уже сделали. Моргунову надо сделать большой". И принес из цирка красивый шприц с французским названием «жане» вот, мол, его и будем колоть. Я сказал: "нет, колоть не будем, у меня семья". Никулин говорит: "Не бойся, больно не будет". Крупным планом снимали лицо, а сзади между ног установили табуретку, сняли с нее сиденье и положили обычную подушку. Саша Демьяненко брал шприц и втыкал. Семь раз мы снимали этот кусочек, я его боялся как огня — потому что там же все рядом. Под табуреткой лежал Никулин, на руке у него была перчатка. Как только игла входила в подушку до упора, Никулин по команде Гайдая хватал ее рукой и держал. Это он поворачивал шприц то влево, то вправо, словно он покачивается. А все думали, что Моргунову пронзили его толстый зад…"

28 апреля (павильон № 9) — Шурик и Эдик перед тем как всадить Бывалому шприц; троица хочет встать, но Эдик их останавливает: "Лежите! Это новейшая вакцина замедленной усвояемости. Моменто море"; Нина бьет Шурика подносом по голове; Нина, схватившись за веревку, встает на подоконник.

29 апреля (павильон № 9) — Саахов (Этуш) и Джабраил (Мкртчян) слушают, как Нина бьет в комнате посуду. "До сервиза дошла, — с грустью замечает Саахов. — Двенадцать персон, девяносто шесть предметов". Джабраил пытается вразумить племянницу, произносит пламенную речь о женихе и… шум в комнате пленницы стихает. Саахов берет поднос с вином и фруктами, чтобы войти к Нине. "Шляпу сними", — просит он дядю пленницы.

30 апреля — 2 мая — выходные дни.

3 мая — все в том же павильоне № 9 снимали эпизод: Нина прикрывает свои изящные ножки скатеркой.

4 мая (павильон № 9) — Нина открывает окно, но видит решетку; Нина открывает другое окно, но внизу — пропасть.

5 мая (павильон № 9) — Нина бьет кулаками в дверь, требуя, чтобы ее выпустили на свободу; в комнату к Нине входит Трус, садится на коврик, принесенный с собой; Трус умиляется, глядя на Нину, которая ест; к Нине входит Балбес с подносом на голове; Балбес кидает вверх бублик; Нина, закрыв дверь, видит перед собой дядю (его в кадре нет) и объявляет голодовку.

6 мая (павильон № 9) — Джабраил следит за Ниной; на Балбеса падает бублик; входит Бывалый; Нина принимается за еду; лицо Нины, увидевшей в замочной скважине Шурика.

7 мая (павильон № 9) — Балбес поет "Песню про султана"; Нина и троица танцуют; Нина сбегает; Трус вылетает из дверей в коридор.

8 — 9 мая — праздничные дни.

10 мая — на гвозде висит бублик; Саахов выходит от Нины облитый вином, возмущается: "Обидно, ничего не сделал — только вошел". Джабраил пытается его успокоить: "Молодая еще, капризная…" Но Саахов не унимается: "Какой капризный, слюшай? Хулиганка! В общем, так, мне теперь из этого дома есть два пути: или я ее веду в загс, либо она меня ведет к прокурору…"; Нина хватается за веревку и встает на подоконник, чтобы прыгнуть в окно.

11 мая — к Нине входит Бывалый, встает у двери; Трус с умилением смотрит на Нину, которая стала есть; Балбес вглядывается в Шурика, спрятавшегося под маской врача; Эдик читает лекцию троице: "Фильтрующийся вирус ящура особенно бурно развивается в организме…" Но Балбес его прерывает: "Короче, Склихасовский!..". Трус одергивает товарища: "Тебе не интересно, не мешай. Пожалуйста, дальше". Эдик продолжает: "Особенно бурно развивается в организме, ослабленном никотином, алкоголем и…" "Излишествами нехорошими", — подсказывает Трус.

12 мая — в тот день должны были начать съемки эпизодов в декорации «Ресторан» (все в том же павильоне № 9), однако отдел подготовки не смог раздобыть нужное количество столов и съемку пришлось отменить.

13 мая — столы наконец-то раздобыли и начали снимать: Джабраил подходит к Шурику, ужинающему за одним из столиков в ресторане, и сообщает ему, что он может не только посмотреть, но и поучаствовать в древнем красивом обычае похищении невесты, который состоится завтра на рассвете.

14 мая — Джабраил и Шурик в ресторане. Джабраил: "Невеста сама мечтает, чтобы ее украли. Родственники тоже согласны. Можно пойти в загс, но до этого по обычаю невесту нужно украсть". — "Красивый обычай", — с восхищением произносит Шурик. — Ну а моя-то какая роль?" Джабраил поясняет: "Поймать невесту, сунуть ее в мешок и передать ее…" — "Влюбленному джигиту?" — догадывается Шурик. — "Нет, — качает головой Джабраил, — и передать кунакам влюбленного джигита. Так требует обычай. А вот и они…"; между столиков идут "кунаки влюбленного джигита" — троица; Бывалый: "Баттабарли, курзал". — "Что он говорит?" — переспрашивает Шурик у Джабраил. Тот явно в смятении, поскольку тоже не понимает эту тарабарщину. Но потом находится: "Он говорит: приятного аппетита. Кушайте…"