1873年3月18日，托尔斯泰着手长篇小说《安娜·卡列尼娜》的写作。托尔斯泰自称“这是我写作的最美好的时刻”。
几天后，即3月25日，托尔斯泰在写给好友斯特拉霍夫的信中，说普希金的“客人们纷纷来到别墅”这个段落成了他写作的推动力。
这一天工作之余，托尔斯泰随便拿起一本《普希金文集》，接着，照例（似乎是第七次了）一口气把它读完，爱不释手，好像第一次读它一样。当他读完“宾客驱车聚集别墅”这个片断时，不由自主，出人意料地，他搞不清所为何来，意欲何往，竟陡然间想出了许多人物和情节，于是他继续读下去。接着，自然而然，他改变了计划，一下子思路急转直下，欣欣然万象更新，《安娜·卡列尼娜》便脱颖而出。他匆匆写就草稿。小说生动、热烈、完整，托尔斯泰十分满意。
同年11月20日，托尔斯泰夫人在日记中记下了当时的情形：
刚才列·尼（托尔斯泰）对我讲他如何构思自己的长篇小说：“我坐在楼下书房里，仔细端详着衣袖上非常漂亮的白色丝绣。于是我想，人们怎么会想出这些花样、饰物和刺绣，想到存在着一个女人赖以为生的世界，其中有女人的活计、女人的时装和女人的想象。这应当是非常愉快的；于是我明白，女人们会喜爱这一切，并从事这项活动。当然，现在我这些想法（即对长篇小说的思考），是有关安娜的……突然之间，这白色丝绣给我提供了整整一章的题材。安娜失去了从事女人这方面生活的乐趣，因为她孑然一身，所有的女人都对她掉头而去；这样她没有人可以谈论那日常的、纯属女人的各种事情。”
整个秋天他总说：“脑子不济了。”一周前，他的脑子忽然又活跃了：愉快地写起来，对自己的精力和写作很满意。今天连咖啡都没有喝就默默地坐下来写作，写了一个多小时，改写阿[列克谢]·亚[历山大罗维奇]对丽姬雅·伊万诺芙娜的态度，以及安娜来到彼得堡的一章。
事实上，《安娜·卡列尼娜》托尔斯泰整整写了四年。这其中包括对小说人物和情节的不断修改。
一般，托尔斯泰每天上午写作。
托尔斯泰的书房并不大，墙壁灰白肮脏，有点大麻和动物油脂的气味。屋子中央摆着一个带有华丽的涡卷形装饰、粗重桌腿的写字桌，相当于一个圣坛。桌子上摆着一堆信件。吸墨纸的一边放着一个石头罐子，里面插满了铅笔和羽毛笔；一瓶印度墨水的盖子没拧紧，旁边摆着一个账本。一个笔记本敞开着，上面的字迹很大。墙上的架子上摆着几排书。最底下一层是各种原文书：英国、法国和德国哲学家、宗教思想家的著作，以及圣经研究和小说。
《安娜·卡列尼娜》的写作延续了四年之久。写作进行得很不平衡，有时托尔斯泰整日里完全埋头于写作，坐下来连腰都不能直一直；有时他又冷淡了下来，并且一连几个月地停笔不写了。在疲倦的时候，他甚至对新写的小说彻底否定。
从1874年开始，托尔斯泰一边写作，一边开始在《俄国导报》上连载。
这个期间，恐怕托尔斯泰夫人的工作更辛苦了。小说连载时，每次都是先送来十张长长的铅印清样，托尔斯泰仔细检查，并改正错误。起初，页边空白只是标上各种符号，接着个别词语被改动了，后来是整个句子，最后铅印清样被涂改成了大片补丁，到处都是黑的，不可能照这个样子把它交回去。这些涂改的地方，只有托尔斯泰夫人才能辨认出来。所以，她只好通宵熬夜重新抄写所有的内容。
早晨，托尔斯泰把这份誊好的清样拿到书房去看“最后一眼”。可是到了晚上，清样又被改得乱七八糟。托尔斯泰夫人又得重新誊清。托尔斯泰这时会对妻子说：“索菲娅，亲爱的，我非常抱歉！我又让你的工作付诸东流了！我保证再也不会这样了！”随后，他不好意思地把几处改过的地方指给她看。“我们明天把稿件寄出去。”但是，到了明天，清样又被他改得一塌糊涂。“我只想再仔细检查一遍，”托尔斯泰给自己找理由说。他就是这样，凡是他感到不满意的地方，或者有了新的想法，他都忍不住修改。有时，他会把整本书重新改写。这样一拖下来，就是几个星期或几个月过去了，编辑部那里催了又催。
而有的时候，已经要排版印刷了，他突然想起几个特别的词语，他马上拍电报要求改正过来。这样的修改反复了七遍，刊登在《俄国导报》上的小说连载只好中断，有时会接连几个月不发表。
在小说最后部分描写了渥伦斯基与柯兹尼雪夫在车站相遇的情景，谈到渥伦斯基的事业的结局，说明他不赞成志愿运动和泛斯拉夫委员会，这导致他与编辑卡特科夫大吵了一架。
编辑拒绝照原样发排这些章节，提出要删除一部分，或者在语气上软化一些。编辑退回手稿，附上便签，说女主人公自杀之后，小说的结尾是指桑骂槐。托尔斯泰读后大发雷霆。他增加了两页已打印好的结局，并陈述了这样那样的事实，说他宁愿“展开这些章节，让他的小说另有一个版本”。
当《安娜·卡列尼娜》写作快到尾声时，托尔斯泰对他的挚友斯特拉霍夫说：
我很害怕自己的感觉，我又开始进入我的夏季情绪了。我厌恶自己所写的小说。4月号的铅印清样此刻正放在我的桌子上，我很担心自己没有精力去修改它们。所有的内容都很糟糕，整本书都应该重写，所有正印刷的东西也应该重写，它们应该被抛弃、扔掉、拒绝，应该消失得无影无踪。我应当说：“非常抱歉，我不再修改它了！”我试图写新鲜的东西，而不是这个一点儿也不连贯，非驴非马的、不伦不类的东西！
托尔斯泰就是这样一位对自己苛刻的艺术家。他的作品至今受到世界各国读者的喜爱也就不难理解了。
