Еще одной кандидатурой на роль Чапаева был молодой актер Ленинградского академического театра драмы Борис Бабочкин. Васильевы видели его в нескольких ролях, и он им понравился своим темпераментом, ярко выраженной эмоциональностью. Тем более что у Бабочкина был опыт игры в постановках о Гражданской войне: он играл Братишку в «Шторме» и Сысоева в «Первой Конной». И когда сценарий «Чапаева» был написан, Васильевы пригласили на первую читку именно Бабочкина, рассчитывая именно на ней повнимательнее присмотреться к актеру. Однако, дабы не обидеть актера возможным отказом, братья сообщили ему, что намечают его на роль ординарца Чапаева Петьки (кстати, у Фурманова такого героя не было). Но отказа не последовало. Когда после читки, которая проходила на квартире актера И. Певцова (братья хотели предложить ему роль полковника Бороздина), Бабочкин и Васильевы вышли на улицу, актер внезапно вошел в образ Чапаева и стал показывать режиссерам, как он видит легендарного комдива: «А знаете, как он носил фуражку? Вот так, вероятно… А знаете, как он здоровался с бойцами? Вот как…» И так здорово Бабочкин преображался в Чапаева, что Васильевы для себя решили: комдива играть именно ему. Как вспоминал много позже сам актер: «…Играть Петьку я согласился, и интересы картины стали моими интересами. О том, что мне придется играть Чапаева, я тогда и не думал. Я только уговаривал Васильевых не делать ошибки в выборе актера на эту роль. Я думал, что хорошо бы мог ее сыграть Хмелев. Доказывая им негодность некоторых кандидатур, я, без всякой задней мысли, в качестве аргументов предъявлял Васильевым такие черты этого актера, что в результате они просили меня попробовать грим. Я надел шапку и наклеил усы…»

После того как Бабочкин стал Чапаевым, на роль Петьки был утвержден актер Яков Гудкин. На роль Анки-пулеметчицы Васильевы пригласили свою хорошую знакомую – актрису Варвару Мясникову, которая играла в двух предыдущих картинах братьев: «Спящей красавице» и «Личном деле». Еще один актер из «Васильевской обоймы» – Николай Симонов (он снимался в «Личном деле») – получил роль комвзвода Жихарева. На роль комиссара Фурманова был приглашен артист ленинградского ТЮЗа Борис Блинов, который до этого в кино не снимался. Среди других дебютантов выделю хорошо известного ныне Георгия Жженова, который сыграл эпизодическую роль ткача Тереши.

Из-за долгих поисков актеров и других проблем организационного плана подготовительный период затянулся. Поэтому начать съемки удалось только на исходе лета – в августе 1933 года. Для съемок натуры группа отправилась в Калинин, в стрелковую дивизию имени Ворошилова, солдаты которой должны были сниматься в массовых сценах. Жить киношников определили в военный лагерь, что их поначалу чрезвычайно обрадовало – жизнь на природе никому не была в тягость. Однако на этом череда приятных впечатлений закончилась. Буквально на третьи сутки съемок небо заволокло тучами и над местом съемок зарядили сплошные дожди. В итоге из 28 намеченных объектов за месяц съемок удалось отснять только несколько крохотных эпизодов и одну большую сцену – отъезд Фурманова. Устав ждать «у моря погоды», Васильевы решили отложить съемки натуры на следующее лето и свернули экспедицию.

Вернувшись в Ленинград, Васильевы на какое-то время законсервировали работу над «Чапаевым» и занялись другим проектом – кинооперой «Пиковая дама», став родоначальниками этого жанра в отечественном кино. А ближе к зиме они вновь вернулись к «Чапаеву». В декабре 34-го и январе 35-го были отсняты павильонные эпизоды на «Ленфильме». И вот здесь случилось то, чего никто, в общем-то, и не ждал. Оказалось, что вынужденный летний простой пошел только на пользу картине. В процессе работы в павильоне Васильевы взялись за кардинальную переделку сценария, перелопатив его чуть ли не наполовину. В итоге из режиссерского сценария в период съемок была изъята 21 сцена, а 11 сцен были созданы вновь. Но Васильевым этого показалось мало, и они перетрясли и актерский состав. Так, они заменили сразу двух актеров, игравших ключевые роли: на роль Петьки вместо опытного актера Якова Гудкина (на его счету было более десяти картин, в том числе «Катька – бумажный ранет», «Обломок империи», «Встречный» и др.) был приглашен 26-летний Леонид Кмит (это была его первая большая роль в кино), а роль предателя Верзилы от А. Перегожина перешла к Константину Назаренко.