Толстому хотелось написать роман о женщине из высшего общества, «потерявшей себя», вокруг которой легко сгруппировались многие мужские типы, будившие творческое воображение писателя. Во многом к реализации этого замысла Толстого подтолкнули мотивы пушкинского творчества, в частности неоконченные прозаические отрывки «На углу маленькой площади» и «Гости съезжались на дачу».
Героиня последнего Зинаида Вольская может быть частично соотнесена с Анна Каренина. Это обстоятельство позволяет литературоведам считать произведение «пушкинским романом» Толстого, а к прототипам А. К. относить Татьяну Ларину, мысленно продолжая историю ее жизни в свете (Б. М.Эйхенбаум). Достоверно известно, что внешний облик героини сложился у писателя под впечатлением встречи со старшей дочерью Пушкина М. А.Гартунг. Однако у А. К. были и другие прототипы, в том числе сестра близкого друга Толстого М. А.Дьякова-Сухотина, пережившая бракоразводный процесс и имевшая вторую семью. Современники находили и многие другие прототипы, отдельные обстоятельства жизни и смерти которых соотносились с сюжетной линией героини романа, в частности упоминается история взаимоотношений актрисы М. Г.Савиной с Н. Ф.Сазоновым.
Трактовки образа Анна Каренина в литературоведении чаще всего определяются тем или иным пониманием смысла эпиграфа к роману («Мне отмщение, и Аз воздам»), а также зависят от исторически изменяющегося отношения к роли женщины в семейной и общественной жизни. На характер, судьбу героини оказали влияние не только реально увиденные Толстым социально-исторические условия жизни 1870-х годов, трагизм разобщенности людей в семье и обществе, но и лежащие в основе авторской интерпретации событий романа традиционные народные религиозно-нравственные представления. Анна Каренина одновременно привлекательная, правдивая, несчастная, жалкая и виноватая. В современных оценках образа А. К. начинает преобладать традиционный народно-нравственный подход, в отличие от безусловного оправдания героини в ее праве на любовь. В работах Ветловской и Гродецкой, например, прослеживается зависимость внутреннего содержания образа А. К. от евангельских и агиографических мотивов, сюжетов и нравственных оценок.
В первой части романа героиня предстает примерной матерью и женой, уважаемой светской дамой и даже примирительницей неурядиц в семье Облонских. Жизнь Анны Аркадьевны более всего наполняла любовь к сыну, хотя свою роль любящей матери она несколько преувеличенно подчеркивала. Лишь Долли Облонская чутко улавливала во всем складе семейной жизни Карениных что-то фальшивое, хотя отношение А. К. к мужу строилось на безусловном уважении.
После встречи с Вронским, еще не дав воли зарождающемуся чувству, А. К. осознает в себе не только пробудившуюся жажду жизни
Под влиянием встречи с Вронским резко изменяются отношения А. К. со всеми окружающими: она не может терпеть фальши светских отношений, фальши взаимоотношений в своей семье, но существующий помимо ее воли дух обмана и лжи увлекает ее все дальше к падению. Сблизившись с Вронским, А. К. осознает себя преступницей. После неоднократно проявленного мужем по отношению к ней великодушия, особенно после полученного во время послеродовой болезни прощения, Анна Каренина все больше и больше начинает ненавидеть его, болезненно ощущая свою вину и сознавая нравственное превосходство мужа.Ни маленькая дочь, ни поездка с Вронским в Италию, ни жизнь в его имении не дают ей желаемого покоя, а приносят лишь осознание глубины своего несчастья (как при тайном свидании с сыном) и унижения (скандально-унизительный эпизод в театре). Больше всего мучений А. К. испытывает от невозможности соединить вместе сына и Вронского. Углубляющийся душевный разлад, двусмысленность общественного положения не могут компенсировать ни окружение, искусственно создаваемое Вронским, ни роскошь, ни чтение, ни интеллектуальные интересы, ни привычка к успокоительным лекарствам с морфием. А. К. постоянно чувствует свою полную зависимость от воли и любви Вронского, что раздражает ее, делает подозрительной, а иногда побуждает к несвойственному ей кокетству. Постепенно Анна Каренина приходит к полному отчаянию, мыслям о смерти, которой она хочет наказать Вронского, оставшись для всех не виноватой, а жалкой. История жизни А. К. обнаруживает незыблемость «мысли семейной» в произведении: невозможности достижения собственного счастья за счет несчастья других и забвения своего долга и нравственного закона.
Образ А. К. получил множество воплощений на сцене и в кинематографе. Самая знаменитая инсценировка отечественного театра — МХАТ, режиссер В. И.Немирович-Данченко, в главной роли А. К.Тарасова (1937). В кино роль А. К. исполняли Грета Гарбо (193 7), Вивьен Ли (1948), Т. Е.Самойлова (1968). По мотивам романа был создан балет (на музыку Р. К.Щедрина) с М. М.Плисецкой в главной партии (она же и хореограф спектакля; Большой театр, 1972).