故事发生在1874年，美丽而又充满朝气的女主角安娜·卡列尼娜（凯拉·耐特丽 Keira Knightley 饰）已经拥有了一切同龄人渴求的东西，她的丈夫卡列宁(裘德·洛 Jude Law 饰)是一位高级政府官员，两人已经育有一子，而她在圣彼得堡也拥有无与伦比的社交地位。 她收到哥哥奥布朗斯基（马修·麦克费登 Matthew Macfadyen 饰）的来信，这位花花公子希望她能来帮忙挽救他与妻子多丽（凯莉·麦克唐纳 Kelly Macdonald 饰）之间的婚姻，而她也随即踏上前往莫斯科的旅程。在路途中她结识了渥伦斯基伯爵夫人，之后又在车站遇到了伯爵夫人的儿子，帅气的骑兵军官渥伦斯基（亚伦·约翰逊 Aaron Johnson 饰）。当安娜被介绍给渥伦斯基时，两人之间擦出了火花，双方都被彼此吸引住了。
英国导演乔·怀特颇为擅长改编名著，他的成名作便是2005年的《傲慢与偏见》。时隔七年之后，乔·怀特又一次那另一部名著搬上了银幕，这次他改编的是列夫·托尔斯泰的巨著《安娜·卡列尼娜》。这次，在Working Title Films的旗下拍摄这部影片是怀特第四次为这个制片公司工作。谈及执导这部古装大戏，乔·怀特说：“一切决定来的都很突然，我是雇佣到这个剧组执导这部电影的。虽然我对这本小说里的故事比较熟悉，但是要把它搬上银幕，我还是做了很多的功课。比如说我阅读了大量介绍18世纪圣彼得堡社会、风俗和贵族习惯的文章。了解到那是个什么样的社会并用小说与其建立了一种联系。那个时代的俄国，输入了法国式的生活和生活观念。他们把自己的习惯分成了俄国式的和法国式的两种。俄国那边的生活习惯总是在警惕法国那边的行为。所以，这就非常有趣。这样的社会背景，给了我执导演员表演的灵感。我明白，在这样的影片中，让演员用一种更加艺术化、更加模式化的表演会更好。”
