Фильм начинается с кадров заснеженного Апраксина двора, тёмных фигур куда-то спешащих людей, быстро бегущих повозок с лошадьми. По этим улицам скитается бездомный пёс, размышляющий о жизни.

Метель настигла жителей Москвы. На этих кадрах можно узнать Дегтярный переулок, 7. Несмотря на то, что исторические здания надстроили, это место всё ещё узнаваемо. Сейчас трамвай по переулку уже не ходит, а трамвайное депо, в которое вели пути, разрушено.

Бездомный пёс, размышляющий о своей сложной судьбе, сидит в подворотне. Этот кадр снят на Боровой улице, 3. Напротив Ямского рынка, здесь и произойдёт судьбоносная встреча профессора Преображенского с собакой.

Профессор Преображенский выходит из кооперативного магазина Центрохоза, в котором он купил моссельпромовскую «особенную краковскую» колбасу. Ей он и угостит ещё бездомного Шарика. По книге это происходило возле Дома учёных в Москве — Пречистенка, 16. В фильме же профессор выходит из Ямского рынка на Лиговском проспекте.

Профессор Преображенский ведёт пса к себе домой, где и собирается проводить задуманный эксперимент. Его квартира находится в Обуховом переулке. В фильме этим переулком стала Моховая улица Ленинграда. Дом для съёмок выбрали по рекомендации художника-постановщика Владимира Светозарова. Художник учился напротив доходного дома, поэтому в его парадных студенты часто устраивали дружеские встречи.

Филипп Филиппович приглашает в дом бездомного пса. Шарик опасается швейцара, который «хуже дворника», но всё же заходит. По книге профессор живёт в Обуховом переулке Москвы, но эта сцена снята на Моховой улице Ленинграда. Однако сама квартира была ненастоящей – её создали на площадке «Ленфильма».

Зиночка гуляет с Шариком. В это время профессор уже готовится к операции. Сцена снята на Преображенской площади. Позади героев возвышается Преображенский собор.

Сцена демонстрации результатов эксперимента профессора Преображенского снималась на кафедре нормальной физиологии в Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова, поскольку именно там сохранилась аудитория, в которой работал ещё академик И. П. Павлов, который тоже ставил эксперименты на собаках. Этой сцены вообще не было в книге.

Сцена отлова кошек снималась на Васильевском острове во дворе Андреевского рынка. Позади виден Андреевский собор.