Съемки проходили в течение 1945 года в Одессе, Севастополе и в павильонах Мосфильма. Возникли трудности с декорациями, техникой, вооружением, поэтому пришлось обращаться к Наркому ВМФ Н.Г. Кузнецову, который дал соответствующие распоряжения. Командующий Черноморским флотом адмирал Ф.С. Октябрьский предоставил баржу и трехмачтовый парусный барк, а также около 200 матросов для массовых сцен. Относительно военной деятельности адмирала П.С. Нахимова драматург консультировался с академиком Е. Тарле и известным историком ВМФ капитаном 1 ранга Н.В. Новиковым.
Первый вариант фильма «Адмирал Нахимов» Сталину не понравился т. к. вместо героико-патриотического фильма, как задумывался Сталиным и, под который, собственно говоря, были выделены серьезные деньги, превратился в банальную слезливую мелодраму с обилием любовных сцен, на фоне которых лишь угадывалась изначально задуманная героическая линия. На заседании Оргбюро ЦК ВКП(б) 9 августа 1946 года, посвященном обсуждению кинофильма «Большая жизнь». Сталин, выступая, покритиковал и В. Пудовкина за «Адмирал Нахимов»: «Взять хотя бы фильм «Адмирал Нахимов». Пудовкин -способный постановщик и режиссер, дело знает, но на этот раз не удосужился, как следует изучить дело. Он решил так: я - Пудовкин, меня знают, напишу и публика «глотнет», всякий фильм будут смотреть. Изголодались люди, любопытства, любознательности много и, конечно, будут смотреть. А между тем теперь у людей вкусы стали квалифицированнее, и они не всякий товар «глотнут». Люди начинают отличать плохое от хорошего и предъявляют новые требования. И если это дело пойдет дальше, а мы, большевики, будем стараться развивать вкусы у зрителей, я боюсь, что они кое-кого из сценаристов, постановщиков и режиссёров выведут в тираж. В фильме «Нахимов» тоже имеются элементы недобросовестного подхода постановщиков к изучению того предмета, который они хотели показать. На всяких мелочах отыгрываются, два-три бумажных корабля показали, остальное - танцы, всякие свидания, всякие эпизоды, чтобы занять зрителя. Это, собственно, не фильм о Нахимове, а фильм, о чем угодно, с некоторыми эпизодами о Нахимове. Мы вернули фильм обратно и сказали Пудовкину, что он не изучил этого дела, не знает даже истории, не знает, что русские были в Синопе. Дело изображается так, будто русские там не были. Русские взяли в плен целую кучу турецких генералов, а в фильме это не передано. Почему? Неизвестно. Может быть, потому, что это требует большого труда, куда легче показать танцы. Одним словом, недобросовестное отношение к делу, за которое человек взялся, к делу, которое будет демонстрироваться во всем мире. Если бы человек себя уважал, он бы этого не сделал, он бы по-другому фильм поставил. Но Пудовкину, видимо, неинтересно, как о нем будут отзываться зрители и общественное мнение».
Министерство кинематографии составило целый список дополнений и изменений. Предлагалось добавить сцену пленения турецкого адмирала и двух английских офицеров в Синопском бою. Нахимов должен произнести слова о том, что Турции следует дружить с Россией, иначе -война. Требовалось показать масштабный план Синопской бухты перед морским сражением и после него вставить сцену возвращения русской эскадры в Севастополь. Нахимов в разговоре с адмиралом С.А. Меньшиковым (эту роль сыграл сам Пудовкин) должен был произнести фразу о немедленном захвате проливов Босфор и Дарданеллы, чтобы остановить англо-французский флот и не пустить его в Черное море. Предписывалось дополнить сцену военного совещания о затоплении русских кораблей в Севастопольской бухте с акцентом на угрозу со стороны англо-французского флота, «ярче показать оборону Севастополя и роль Нахимова», включить сцены с захватом в плен английского офицера матросом П. Кошкой. Помимо этого, уже сам В.И. Пудовкин сообщил о дополнительном включении в фильм атаки англичан на оборонительные позиции Севастополя и контратаки русских матросов во главе с адмиралом Нахимовым.
Затем досняли сцены Синопской битвы и пленения Осман-паши (артист Р. Симонов). Сократили эпизоды с балами и любовными историями, расширили сцены, показывающие Нахимова как флотоводца. Доснимали картину в течение четырех месяцев. В Одессе построили макет корабля, с помощью которого реконструировали события Синопского боя, были изготовлены и модели парусных судов для съемок в большом бассейне. В январе 1947 года фильм вышел на экраны страны. В феврале 1947 года Главнокомандующий ВМФ СССР адмирал И.С. Юмашев выразил благодарность съемочной группе за создание «замечательного художественно-исторического фильма» от всех советских моряков.