Фильм снимался в Испании, Канаде и Финляндии.
В 1963 году продюсер Карло Понти приобрёл у издателя-коммуниста Фельтринелли права на экранизацию романа, которому их передал тайно в 1956 году сам Пастернак.
Режиссер Дэвид Лин согласился подписать контракт на фильм при условии, что часть гонорара за съёмки ему выплатят вперёд, сценаристом будет Роберт Болт, и продюсер не будет вмешиваться в рабочий процесс.
Работа над сценарием началась летом 1963 года в Венеции, где проживал Болт и куда приезжал для консультаций Лин. Подготовка сценария сильно затянулась из-за развода Болта. Затруднение вызывал также эпический размах литературного источника, который необходимо было ужать в определённый временной формат. Болт даже оценил, что если бы роман был экранизирован без купюр, то занял бы около 50 часов экранного времени. В ноябре 1964 года работа над сценарием продолжилась в Мадриде. Сценарий был полностью закончен в феврале 1965 года, когда съёмки уже были в разгаре. Более чем 500-страничный роман был сокращён до 284-страничного сценария.
С самого начала Понти рассчитывал, что на главную роль выберут его супругу Софи Лорен, но она не прошла пробы. 30-летняя Лорен выглядела слишком чувственной и зрелой женщиной для актрисы, которой предстояло в начале картины изображать 17-летнюю невинную Лару.
Студия рассматривала на роль Лары различные кандидатуры, включая Ивет Мимо и Джейн Фонду.
Джули Кристи получила главную роль в фильме после того, как её заметил Лин в фильме «Билли-лжец».
На роль революционера Паши Антипова предварительно планировался Теренс Стэмп, но Лин передал её Кортни.
Дэвид Лин впервые заметил танцовщицу Джеральдин Чаплин на обложке модного журнала, после чего пригласил её на роль Тони Громеко в качестве дебюта в англоязычном кино. Ему даже пришлось связаться с её родителями Чарльзом Чаплином и Уной Чаплин, дабы получить их разрешение.
На главную мужскую роль претендовали Питер О’Тул, Пол Ньюман и Макс фон Сюдов. В итоге, роль получил Омар Шариф, кандидатуру которого режиссеру предложила его девушка Барбара Коул. Шариф, когда с ним связались, довольно долго не мог поверить в серьёзность намерений. Он, египтянин со смуглой кожей, по собственному представлению, никак не соответствовал русскому типажу. Однако Лину удалось убедить его в том, что перевоплощение и грим сделают своё дело, главное — представить себя русским. Актер впоследствии вспоминал, как в ходе съёмок требовалось немало усилий гримера, чтобы придать его лицу более славянскую внешность, хотя восточное лицо придавало своеобразный колорит Юрию Живаго.
Карло Понти понимал, что вряд ли картину разрешат снимать в Советском Союзе, но всё же ему хотелось снимать там, где происходят события романа. Он решил попробовать и по дипломатическим каналам направил запрос в СССР, но советская сторона отказала в такой возможности.
Лин надеялся, что сможет получить в команду Фредди Янга, но оператор был уже занят в картине «Хартум». Вместо него пришлось взять на эту позицию Николаса Роуга.