Прототипом Анны Карениной была старшая дочь Александра Сергеевича Пушкина Мария Гартунг. Необыкновенная изысканность манер, остроумие, обаятельность и красота отличали старшую дочь Пушкина от остальных женщин того времени. Мужем Марии Александровны был генерал-майор Леонид Гартунг – управляющий Императорским конным двором. Правда, дочь Пушкина, послужившая прототипом Толстому, ни под какой поезд не бросалась. Толстого она пережила почти на десятилетие и скончалась в Москве 7 марта 1919 года в 86-летнем возрасте. С Толстым она познакомилась в Туле в 1868 году, и тут же стала объектом его домогательств. Однако, получив от ворот поворот, Толстой уготовил списанной с неё героине несчастную судьбу, и когда в 1872 году в окрестностях Ясной Поляны под поезд из-за несчастной любви бросилась некая Анна Пирогова, Толстой решил, что час пробил.

Супруга Толстого Софья Андреевна и его сын Сергей Львович вспоминали, что в то утро, когда Толстой начал работать над «Анной Карениной», он случайно заглянул в томик Пушкина и прочел неоконченный отрывок "Гости съезжались на дачу...". "Вот как надо писать!" – воскликнул Толстой. В тот же день вечером писатель принес жене рукописный листок, на котором имелась хрестоматийная ныне фраза: "Все смешалось в доме Облонских". Хотя в окончательной редакции романа она стала второй, а не первой, уступив место "всем счастливым семьям", как известно, похожим друг на друга...
К тому моменту писатель уже давно вынашивал мысль сочинить роман об отвергнутой обществом грешнице. Свое произведение Толстой окончил в апреле 1877 года. В том же году оно стало публиковаться в журнале «Русский вестник» ежемесячными порциями – вся читающая Россия сгорала от нетерпения, ожидая продолжения.

Фамилия Каренин имеет литературный источник. «Откуда фамилия Каренин? — пишет Сергей Львович Толстой. — Лев Николаевич начал с декабря 1870 г. учиться греческому языку и скоро настолько освоился с ним, что мог восхищаться Гомером в подлиннике… Однажды он сказал мне: «Каренон — у Гомера — голова. Из этого слова у меня вышла фамилия Каренин».
Согласно сюжету романа Анна Каренина, осознав, как тяжела, беспросветна ее жизнь, как бессмысленно ее сожительство с любовником графом Вронским, бросается следом за Вронским, надеясь еще что-то ему объяснить и доказать. На вокзале, где она должна была сесть в поезд, чтобы ехать к Вронским, Анна вспоминает свою первую встречу с ним, тоже на вокзале, и как в тот далекий день какой-то обходчик попал под поезд и был раздавлен насмерть. Тут же Анне Карениной приходит в голову мысль, что из ее ситуации есть очень простой выход, который поможет ей смыть с себя позор и развяжет всем руки. И заодно это будет отличный способ отомстить Вронскому, Анна Каренина бросается под поезд.
Могло ли произойти это трагическое событие на самом деле, в том самом месте, который описывает в своем романе Толстой? Станция Железнодорожная (в 1877 году вокзал IV класса) небольшого города с одноименным названием в 23 километрах от Москвы (до 1939 года – Обираловка). Именно в этом месте произошла жуткая трагедия, описанная в романе «Анна Каренина».
В романе Толстого так описывается сцена самоубийства Анны Карениной: "...она не спускала глаз с колес проходящего второго вагона. И ровно в ту минуту, как середина между колесами поравнялась с нею, она откинула красный мешочек и, вжав голову в плечи, упала под вагон на руки и легким движением, как бы готовясь тотчас же встать, опустилась на колена".

В действительности же Каренина не могла этого сделать так, как рассказал об этом Толстой. Человек не может оказаться под поездом, падая в полный рост. В соответствии с траекторией падения: падая, фигура упирается головой в обшивку вагона. Единственный способом остается – встать на колени перед рельсами и быстро сунуть голову под поезд. Но вряд ли бы это стала делать такая женщина, как Анна Каренина.