Ce roman est tout d'abord paru sous forme de feuilleton dans le périodique Rousky Vestnik (Le Courrier russe), mais Tolstoï entra en conflit avec le rédacteur en chef Mikhaïl Katkov à propos du contenu du dernier épisode. Le roman ne parut donc dans son intégralité qu'à sa publication sous la forme d'un livre.
Le feuilleton connaît néanmoins un grand succès dans la Russie du XIXe siècle, certaines femmes du monde allant jusqu'à envoyer leurs domestiques à l'imprimerie afin de connaître la teneur des prochains épisodes.
Anna Karénine met en scène la noblesse russe, sur laquelle Tolstoï porte un regard critique. Le personnage d'Anna Karénine aurait été en partie inspiré de Maria Hartung (1832– 1919), la fille aînée du poète Alexandre Pouchkine.