Быков с женой Тамарой Константиновной и двумя детьми Алексеем и Марьяной переехал в Ленинград, где на «Ленфильме» ему дали возможность попробовать себя в кинорежиссуре. После совместной с Г. Раппопортом короткометражки «Как веревочка ни вьется…» он снял свой первый художественный фильм – лирическую комедию «Зайчик» (1964 г.), где исполнил главную роль. Картина о наивном и робком гримере с трогательной и деликатной душой более года пролежала на полке. Тема маленького человека была неактуальна в годы, когда требовался герой – оптимист, победитель, строитель коммунизма. Критика фильм дружно ругала. Впрочем, и Быков-режиссер считал его не слишком удачным. В разговоре с А. Симоновым он заявил: «На мне весь средний советский кинематограф держится». Руководство «Ленфильма» к режиссуре его больше не допускало, да и сам он туда уже не рвался и даже отказывался от многочисленных предложений сниматься в картинах. За девять лет, проведенных в Ленинграде, зрители увидели актера лишь в нескольких фильмах: «На семи ветрах», «Когда разводят мосты», «В городе С», «Разведчики», «Осторожно, бабушка!». Быков также писал сценарии и играл крохотные, но все же яркие роли в сатирическом киножурнале «Фитиль». В одном из писем к Борисенко он признавался: «Уже почти год не снимаюсь. Не хочу. Отказался от 9 сценариев. Не хочу участвовать в лживых и антихудожественных вещах. Конечно, долго не продержишься, надо выполнять план студии. Все чаще думаешь, что надо возвращаться домой. Но в театре, очевидно, то же самое. В чем же суть? Как же сделать, чтобы жить на уровне? Может, это наша проклятая работа?» Тем не менее в 1965 г. Л. Быкову было присвоено звание заслуженного артиста РСФСР.

В 1969 г. Леонид Федорович с семьей переехал в Киев. Но работы по душе на киностудии им. А. Довженко талантливому актеру тоже не находилось. Несмотря на длительные простои не позволял себе взяться за роль, которая, по его меркам, была антихудожественна. А вот строки еще из одного письма Быкова: «Всю ночь не спал. Рассказать бы всю правду, как загубили театр. Почему с Киевской киностудии ушли режиссеры Алов и Наумов, Хуциев, Донской, Чухрай? Мы наконец начали судить людей за халатное отношение к технике. А когда мы наконец начнем судить за преступное отношение к людям? Самое страшное – общественное равнодушие. Угодничество. Культ мог вырасти только на почве угодничества».

Быков недаром окунулся в режиссуру. Ему необходимо было выговориться, выплеснуться, заставить прислушаться к самому для него важному – теме войны, дружбы на войне, любви и молодости в суровое военное время. Созданный в конце 1960-х гг. вместе с Е. Оноприенко и А. Сацким сценарий фильма о летчиках Леонид Федорович пробивал на студии несколько лет. Киноначальники считали сценарий «не героическим» и даже выдали для съемки черно-белую узкоформатную пленку, впоследствии представив это как авторский замысел – подобие военной хроники. Но для одного из лучших фильмов о Великой Отечественной войне цвет – не главное. «В бой идут одни старики» (1973 г.) – «реквием солдату, не вернувшемуся с войны». Он посвящен юношескому желанию режиссера стать летчиком, памяти лучшего друга Виктора Щедронова (Смуглянка), сбитого в Чехословакии в апреле 1945 г.

Актеров на главные роли Быков отбирал сам. Он с трудом отстоял перед руководством Госкино СССР своего любимого ленинградского актера и друга А. Смирнова, с которым познакомился на съемках фильма «Зайчик». Коллективом Леонид Федорович руководил ненавязчиво – не по-режиссерски, а по-человечески. Его любили все: костюмеры, гримеры, осветители – ждали, когда начнет съемки, когда на площадке прозвучит его голос, когда он улыбнется своей немного грустной улыбкой. Творческая группа стала для него семьей не только на время съемок. Уход Быкова не надолго пережили А. Смирнов, С. Подгорный и С. Иванов, но их герои – Макарыч, Смуглянка и Кузнечик, – как и вся «вторая поющая» эскадрилья во главе со своим Маэстро, вот уже 30 лет бередят души зрителей, не позволяют забыть «тех, кто не вернулся с боевых вылетов».