Tolstoï, le dernier automne est l'adaptation cinématographique du best seller de Jay Parini, intitulé "The Last Station", titre qui est également celui de la version originale du film.
Sofya Andreïevna et Léon Tolstoï, finalement joués par Helen Mirren et Christopher Plummer, devaient initialement être incarnés par Meryl Streep et Anthony Hopkins.
L'acteur Anthony Quinn avait initialement fait l'acquisition des droits d'auteur du roman "The Last Station" auprès de l'écrivain Jay Parini. L'histoire a finalement été adaptée au cinéma par Michael Hoffman.
Helen Mirren, qui incarne Sofya, l'épouse de Tolstoï, a immédiatement été attirée par le rôle, en partie en raison de ses origines. "C'est dans mon sang. Mon arrière-grand-mère était une comtesse russe. Un côté de ma famille est lié à l'aristocratie russe alors que l'autre, anglais, est ancré dans la classe ouvrière tant et si bien que j'incarne une parfaite contradiction", confie l'actrice.
Les descendants de la famille Tolstoï, qui demeurent à Yasnaya Polyana en Russie, ont collaboré à la réalisation de ce biopic sur leurs ancêtres. Le résultat final leur a d'ailleurs plu à tous.
Les acteurs James McAvoy et Anne-Marie Duff, mariés à la ville, partagent ici le même casting pour la toute première fois.
Les actrices Helen Mirren et Anne-Marie Duff ont toutes les deux interprété en 2005 le rôle de la reine Elizabeth I dans deux films télévisés différents. En effet, Helen Mirren incarna la souveraine dans Elisabeth, alors que Anne-Marie Duff lui prêta ses traits dans The Virgin Queen.
L'acteur Christopher Plummer déclare avoir imaginé lui-même l'action et les dialogues de la scène dans la chambre, entre Léon et Sofya.
On peut entendre à un certain moment du film un enregistrement du fameux opéra Madame Butterfly. Cependant, l'action se déroule en 1910 et l'opéra a été enregistré pour la toute première fois en 1909. Le fait qu'on puisse l'écouter si tôt en pleine campagne russe paraît donc improbable.
Durant la scène du repas en extérieur, lorsque Sofya arrête le discours de Tolstoï sur le gramophone, elle le remplace par un extrait de l'acte VI du Mariage de Figaro de Mozart. Cet extrait correspond au moment de l'opéra où la comtesse pardonne les nombreux forfaits du comte. Tolstoï cesse alors de marcher et déclare : "C'est mieux".