Theo một bài báo về Hoàng Tích Chỉ đăng trên báo Công an Nhân dân, năm 1965, cùng nhiều nghệ sĩ khác, Hoàng Tích Chỉ và Hải Ninh lên đường vào chiến trường. Trong một đêm tối ở Cửa Tùng, hai người được công an giới tuyến giới thiệu với một phụ nữ là bí thư chi bộ ở bờ Nam sang bờ Bắc công tác. Từ câu chuyện cuộc đời của người phụ nữ này, Hoàng Tích Chỉ viết thành kịch bản lấy tên Bão tuyến, về sau đạo diễn Hải Ninh tham gia và đổi thành Vĩ tuyến 17 ngày và đêm. Sau khi chiến tranh kết thúc năm 1975, Hoàng Tích Chỉ có quay lại tìm phụ nữ đó trong ba tháng nhưng không thấy. Trước đó, trong lần gặp ở Cửa Tùng, cả Hải Ninh và Hoàng Tích Chỉ đều không biết tên phụ nữ này bởi như cô nói "khi nào đất nước thống nhất sẽ cho biết tên".

Trong một bài phỏng vấn đạo diễn Hải Ninh, ông cho biết để đóng thành công phim này, diễn viên Trà Giang đã nhiều lần gặp người phụ nữ nguyên mẫu ở ngoài đời, tên Thảo.

Trong thời gian quay Vĩ tuyến 17 ngày và đêm, Hoa Kỳ thực hiện Chiến dịch Linebacker II cho máy bay ném bom Hà Nội. Cả Hãng phim truyện Việt Nam phải sơ tán, riêng đoàn làm phim ở lại, đào hầm ven Hồ Tây, khi có báo động thì xuống trú ẩn. Giai đoạn cuối cùng, những ngày hòa âm, bộ phim vẫn phải thực hiện trên một chiếc ô tô hòa âm của Hãng phim truyện Việt Nam ở số 4 Thụy Khê.

Cũng theo đạo diễn Hải Ninh, nữ diễn viên người Mỹ Jane Fonda khi xem đoạn nháp "Chị Dịu đẻ trong tù" của Vĩ tuyến 17 ngày và đêm đã nói: "Tôi nghĩ rằng, các bà mẹ Mỹ cũng cần xem những hình ảnh này...".

Tại Liên hoan phim Quốc tế Moskva năm 1973, Vĩ tuyến 17 ngày và đêm đã giành được giải của Hội đồng hòa bình Thế giới và Giải nữ diễn viên xuất sắc cho Trà Giang. Hải Ninh và Hoàng Tích Chỉ còn cùng hợp tác trong một bộ phim nổi tiếng khác là Em bé Hà Nội.