Le Docteur Jivago est tiré du roman homonyme de l'écrivain russe Boris Pasternak. Ce livre, qui se montre critique à l'égard de la révolution bolchévique, est publié en Italie en 1957 et attire sur son auteur les foudres du régime. Boris Pasternak se voit attribuer un Prix Nobel de littérature en 1958, mais il est contraint de le refuser sous la pression des autorités soviétiques. Il meurt deux ans plus tard.
Ce film a remporté cinq Oscars : celui de la meilleure adaptation, de la meilleure lumière, des meilleurs costumes, des meilleurs décors et de la meilleure musique.
Vedette en Egypte, Omar Sharif devient mondialement célèbre grâce à David Lean qui lui offre le rôle du Shérif Ali Ibn el Kharish dans Lawrence d'Arabie en 1962. Le réalisateur lui propose donc ensuite d'interpréter le rôle principal du Docteur Jivago, qui confirmera son statut de star internationale.
Le Docteur Jivago est la cinquième collaboration de David Lean et Alec Guinness après Les Grandes Espérances (1946), Oliver Twist (1948), Le Pont de la rivière Kwai (1957) et Lawrence d'Arabie (1962). Les deux hommes tourneront encore ensemble La Route des Indes (1984), dernier film du cinéaste.
David Lean fait une nouvelle fois appel à Maurice Jarre après l'avoir engagé pour Lawrence d'Arabie (1962). Le compositeur put mettre à profit ses connaissances en musiques ethniques, acquises au Conservatoire. Sa partition, écrite pour un orchestre symphonique augmenté de choeurs d'hommes pour les scènes relatives à la révolution, contient donc des éléments de musique russe, savante, militaire, religieuse et populaire, et intègre des instruments typiques dont une formation de balalaïkas. Maurice Jarre signa par la suite deux autres musiques de film pour David Lean : celles de La Fille de Ryan (1970) et de La Route des Indes (1984).
Après le succès international de Lawrence d'Arabie, le Britannique David Lean réalise Le Docteur Jivago grâce aux capitaux américains de la Metro Goldwyn Meyer.
A sa sortie, le film fut tout simplement été descendu par la critique américaine. Le magazine "Newsweek" reprocha notamment au film une photographie "blafarde" et des décors "taillés à la hache". Bien que le film ait rencontré un grand succès public, ces critiques choquèrent David Lean, au point qu'il jura de ne plus jamais faire de film. Il ne tint sa promesse que pendant cinq années, réalisant en 1970 La Fille de Ryan.
Comédienne débutante, Geraldine Chaplin se voit confier son premier rôle d'importance au cinéma dans Le Docteur Jivago.
Le film a été tourné en Espagne et en Finlande. Les rues de Moscou furent reconstituées à Madrid.
C'est le propre fils d'Omar Sharif, Tarek Sharif , qui joue le personnage de Yuri enfant.
Maurice Jarre rencontra des difficultés pour composer le célèbre thème de Lara. Chaque morceau qu'il faisait écouter à David Lean était refusé par ce dernier. Après quelques essais, Lean conseilla au compositeur d'oublier le film, la Russie, de partir à la montagne avec sa petite amie et de lui écrire une chanson d'amour. Ainsi fut trouvé le thème de Lara.
Le film fut interdit en Russie jusqu'en avril 1994. Le livre, publié en 1957 en Italie, le fut jusqu'en 1988.
A l'origine, Carlo Ponti, producteur du Docteur Jivago, voulait confier le rôle de Lara à sa femme Sophia Loren. Mais David Lean s'y opposa, souhaitant une actrice moins pulpeuse, à la taille plus fine.