Сюжет фильма рассказывает о нескольких семьях русского дворянства, переживающих трагические события Отечественной войны 1812 года. Центральные герои эпопеи, богатые и знатные Андрей Болконский и Пьер Безухов, встречаются в 1805 году в Петербурге. Уставший от причуд высшего света, Болконский стремится резко изменить свой праздный образ жизни и готовится отправиться на Войну Третьей коалиции. В то же время Пьер, ветренный и кутежник и пьяница, относится к стремлению Андрея без особого внимания.

Вскоре, устав от дурного поведения сына, родители Безухова отправляют его на воспитание в Москву. Там он вскоре входит в семейный круг высокого, но небогатого рода Ростовых и влюбляется в их младшую дочь, обворожительную Наташу. Примерно в это же время умирает отец Пьера, и юноша становится наследником его графского титула и огромного состояния. Прознав об этом, его соблазняет светская красавица Элен Курагина, и вскоре молодые люди женятся.

Тем временем пути Болконских и Ростовых также пересекаются: Андрей и Николай, брат Наташи, вместе попадают в армию генерала Кутузова. Только чудом обоим удается вернуться с войны, но происходящие между этим события лишают обоих друзей своих жен: Лиза Болконская умирает во время родов, а Элен уходит от Безухова к франту Долохову. И Андрей, и Пьер находят утешение в лице Наташи Ростовой и начинают соперничать за ее сердце. Именно с этого конфликта начинаются многолетние терзания и странствия главных героев, которым предстоит пережить и мир, и войну, чтобы измениться и сохранить себя.

Руководители Госкино планировали создание фильма к 150-летней годовщине Бородинской битвы. Кроме того, годом ранее в США уже была снята англоязычная адаптация великого романа Льва Толстого, и СССР никак не мог отстать от противника по Холодной войне. Для Бондарчука, чрезвычайно опытного актера, это был всего лишь второй фильм в качестве режиссера, но дебют его, экранизация рассказа Михаила Шолохова «Судьба человека», пользовался необычайным успехом у зрителей.

По эпическому размаху и новаторскому исполнению фильм стал одним из самых революционных проектов своего времени, как и снятая в то же время эпопея Уильяма Уайлера «Бен Гур». Производственный бюджет картины был столь велик, что ее создание напрямую контролировали чиновники Министерства финансов СССР. Пошивом костюмов занимались члены Министерства легкой промышленности, а лошадей и солдат для съемок предоставило Министерство обороны. Порой доходило до смешного: в процессе съемок был сформирован 11-ый отдельный кинематографический кавалерийский полк, солдаты которого занимались исключительно тем, что снимались в кино. В его состав вошло около 1000 кавалеристов.

Хотя саундтрек к картине вызывались писать знаменитые в СССР и за рубежом композиторы, Бондарчук лично выбрал кандидатуру Вячеслава Овчинникова, даже не окончившего консерваторию. Впрочем, у Овчинникова уже был опыт работы в кино: он писал музыку к учебным работам Андрея Тарковского и Андрея Кончаловского, а также к их дебютным фильмам – картинам «Иваново детство» и «Первый учитель» соответственно. За два года музыка была написана и исполнена Симфоническим оркестром Московской филармонии под руководством самого Овчинникова.

Людмила Савельева приехала на церемонию вручения премии Оскар 1969 года и приняла премию за лучший фильм на иностранном языке от имени создателей картины. По возвращении в Москву советские власти залезли в самолет и конфисковали статуэтку, а Бондарчука вынудили вступить в КПСС.

Фильм стал первой советской картиной, снятой на 70-миллиметровую пленку с пятиканальным звуком. Это была Свема, специально для фильма созданная на комбинате в Шостокино: благодаря этому Бондарчук мог расходовать ее практически в неограниченных количествах. К сожалению, пленка обладала слабой чувствительностью и высоким процентом брака, что сильно растягивало съемки и чрезвычанйно изматывало съемочную команду.

Съемки сцены Бородинской битвы заняли два года, и еще год ушел на то, чтобы ее смонтировать. Сцена снималась в том же самом месте, где проходило реальное сражение. Именно в этой сцене впервые в мире были использованы камеры с дистанционным управлением: они перемещались над полем сражения по трехсотметровым тросам.

За годы съемок Бондарчук перенес два сердечных приступа. Первый инфаркт у него случился во время съемок Бородинского сражения, а второй произошел во время съемок пожара в Москве. Во время монтажа режиссера постоянно вывозили из больницы в монтажную и обратно. Режиссерская версия с дополнительными сценами длится около 500 минут.