博士の異常な愛情 または私は如何にして心配するのを止めて水爆を愛するようになったか
しかし、直後にホットラインを代わったサデツキー大使は、ソ連首相から、核攻撃を受けた場合、数十発のコバルト爆弾を自動で爆発させることで半減期が極めて長い放射性降下物を発生させ、地球上の全生物を絶滅させる「皆殺し装置(終末兵器の一種)」を実戦配備したことを告げられる。サデツキー大使から皆殺し装置のことを告げられたマフリー大統領は解体できないのかと聞くが、サデツキー大使はもし解体しようとすれば作動してしまうことを告げる。マフリー大統領になぜそれを作ったのかを聞かれ、「反対もあったが、軍拡競争や宇宙開発競争に比べれば一番安く済む」「アメリカも同種のシステムを作っていると聞いた。こちらも持たなければ困る」と言うサデツキー大使の言葉を聞いたマフリー大統領は、ストレンジラヴ博士に本当に皆殺し装置を作っているかどうかを聞く。ストレンジラヴ博士は自分も皆殺し装置の製作を検討したがこれは戦争回避には役立たないと判断したと言いつつ、皆殺し装置の構造を淡々と解説する。しかし、ストレンジラヴ博士にも解けない疑問があり、そこに至ると博士は興奮して「皆殺し兵器はその存在を公表しなければ意味をなさない。それなのにソ連はなぜ公開しなかったのか!」とサデツキー大使に迫る。サデツキー大使は「近日公表する予定だった。首相は人を驚かすのが趣味だ」と説明した。この協議が続いている間にもリッパー准将麾下のB-52は進撃を続けていた。
「R作戦」を命令された際、B-52の一般通信回路は敵の謀略電波に惑わされないために、規定に従い「CRM114」(以下、CRM装置)と呼ばれる特殊暗号無線装置に接続される。
セラーズの負傷により、コング少佐役には西部劇映画で活躍していたスリム・ピケンズが起用された。伝記作家リー・ヒルによると、最初はジョン・ウェインにオファーを出したが、断られたという。次にダン・ブロッカー(英語版)にオファーを出したが、彼のエージェントは「脚本が共産主義寄り」として断っている。キューブリックはその後、『片目のジャック』への出演で存在を知ったピケンズを起用した。
それまでピケンズはマイナーなサブキャラクターを多く演じていたが、本作への出演をきっかけにキャリアを向上させた。彼は後年、「『博士の異常な愛情』への出演以降、楽屋と小切手の額が大きくなった」と語っている。
撮影はロンドンのシェパートン・スタジオ(英語版)で行われたが、これは主演のセラーズが離婚協議中のためロンドンを離れられなかったためである。スタジオには主要な舞台となる3つのセット(最高作戦会議室、B-52のコックピット、リッパー准将のオフィスと廊下)が作られた。また、スタジオの外観は空軍基地に改造され、これらのセットは007シリーズのケン・アダムが担当し、撮影はギルバート・テイラー、編集はアンソニー・ハーヴェイとキューブリック(キューブリックはノンクレジット)、音楽はローリー・ジョンソン(英語版)、特殊効果はウォーリー・ヴィーバーズが担当した。B-52の飛行シーンでは「ジョニーが凱旋するとき」が使用されている。製作中、キューブリックとセラーズは協力して撮影を指揮するようになった。
最高作戦会議室のセットは、キューブリックが気に入った案を採用して作られた。アダムは40メートル×30メートル、高さ11メートルの三角形状の部屋を作成した。