В 1993 году режиссер Валерий Тодоровский написал сценарий к ленте «Над темной водой», которую снял Дмитрий Месхиев. Тогда Тодоровский был обвинен в несерьезном отношении к эпохе шестидесятых, неуважении и даже издевке, хотя в титрах было помечено, что картина посвящена «поколению наших отцов». В 2013 году он уже в качестве режиссера снял проект о шестидесятых, гораздо более удачный, по мнению критиков, и посвятил его отцу — Петру Тодоровскому.
Сериал строится на особенностях кинематографа того времени — идея в высшей степени удачная, поскольку эта область искусства Валерию Тодоровскому, разумеется, знакома до мельчайших деталей, он буквально выброс на съемочной площадке. Мысль сделать кино о том, что чрезвычайно близко и ему, и отцу, пришла в голову Тодоровскому после общения с Мэттью Вайнером, участвовавшим в создании сериала «Безумцы». Тот рассказал, что свой проект снял на тему рекламы в шестидесятыее потому, что его отец был очень близок к этой сфере. Так режиссер перенес идею в свой собственный кинопроект.
Главный герой ленты — кинооператор Виктор Хрусталев. Его друг, сценарист Костя Першин, покончил с собой, а Виктора обвиняют в причастности к этой трагедии. Виктор пытается избежать тюрьмы и одновременно старается побыстрее закончить работу над комедией «Девушка и бригадир». Погибший Костя перед гибелью написал прекрасный сценарий для фильма «Осколки», которым Хрусталев очень хочет заняться. Режиссер уже найден — им станет Егор Мячин. Без любовной драмы не обходится: Виктор и Егор питают теплые чувства к актрисе Марьяне.
Персонажи сериала не основаны на конкретных людях из киноиндустрии шестидесятых, но являются собирательными образами. По словам Тодоровского в Мячине есть много от молодого Эльдара Рязанова. В образе директора киностудии сплелись личности тогдашнего директора «Мосфильма» Николая Сизова, режиссера Ивана Пырьева и заместителя министра кинематографии Бориса Павленка. Кинооператоры тех времен Юсов, Княжинский, Лебешев, Рерберг выступили прообразами для главного героя. Для своего отца Тодоровский выбрал персонажа «Пети из Одессы», к которому в финале уезжает Хрусталев. При этом реальные деятели советского кинематографа все же появляются на экране в эпизодах. Так, Никита Ефремов сыграл в сериале Олега Ефремова, а Сергей Бондарчук-младший примерил образ своего деда, в честь которого и был назван. Валерий Петрович стремился к тому, чтобы все герои были сложными, противоречивыми, в полутонах, не только положительными и отрицательными.
В главных ролях снялись Евгений Цыганов, Александр Яценко, Аня Чиповская, Виктория Исакова, Михаил Ефремов и Светлана Колпакова. Атмосферу «хрущевской оттепели» создавали с помощью костюмов и музыкального оформления. Для съемок было сшито более сотни разных предметов одежды. Художники ориентировались на лекала, снятые с настоящих платьев и костюмов шестидесятых, найденных на барахолках и блошиных рынках. Тем не менее режиссер подчеркивал, что ему важнее эстетичность визуальной части, а не точное соответствие. Актрисы, помимо платьев, носили нижнее белье из шестидесятых — например, чулки с поясом, даже в тех сценах, где оно не демонстрировалось. Композитором выступил Константин Меладзе. По его словам, в период работы над телесериалом основным источником вдохновения для него стал итальянский композитор Нино Рота. Звучащие в ленте композиции исполняют в основном сами актеры. Съемки проходили в Минске, где можно обнаружить много важных визуальных примет времени.
Несмотря на тщательную проработку деталей, «Оттепель» прежде всего представляет собой признание в любви к кинематографу, а не исторический проект, ведь эпоха шестидесятых подается в сериале именно через призму людей, снимающих кино, и потому живущих в своем, особом, более тонком мире.
