Лев Николаевич озаботился поисками новых идей. Как раз в то время до России докатилась европейская мода на психологические романы. В этой связи Лев Николаевич вспомнил недавнюю печальную историю, одним из участников которой был его сосед и приятель Бибиков, владелец имения Телятинки, находящегося в трех верстах от Ясной Поляны. Вдовец Бибиков сожительствовал со своей экономкой Анной Пироговой. По воспоминаниям Софьи Андреевны, это была «высокая полная женщина с русским типом и лица и характера, брюнетка с серыми глазами, но некрасивая, хотя очень приятная». Когда Бибиков заявил Анне, что намерен оставить ее и жениться на гувернантке своего сына, несчастная женщина уехала к родным в Тулу. Однако спустя несколько дней она приехала на ближайшую к Телятинкам железнодорожную станцию Ясенки (ныне эта станция называется Щекино), откуда с посыльным отправила Бибикову письмо, которого тот не принял.
«Вы мой убийца, будьте счастливы с ней, если убийцы могут быть счастливы. Если хотите меня видеть, вы можете увидать мое тело на рельсах в Ясенках», — было написано в письме.
4 января 1872 года в семь часов вечера Анна Пирогова бросилась на рельсы под товарный поезд и была им перерезана пополам. Толстой, движимый странным любопытством, ездил смотреть, как ее вскрывали. «Впечатление было ужасное и запало ему глубоко», — вспоминала Софья Андреевна.
Самоубийство Анны Пироговой легло в основу нового романа Толстого. Примечательно, что в первой редакции романа главная героиня носила имя Татьяны.
Софья Андреевна была счастлива — муж начал писать роман, да еще из современной жизни, который, вне всякого сомнения, будет с интересом принят публикой.
После долгого перерыва работалось взахлеб, влет. «Я пишу роман, не имеющий ничего общего с Петром I,— писал Толстой Страхову 11 мая 1873 года. — Пишу уже больше месяца и начерно кончил. Роман этот, именно роман, первый в моей жизни, очень взял меня за душу. Я им увлечен весь». Персонажей по своему обыкновению Лев Николаевич брал из жизни, не забывая и про себя самого, выведенного под именем Левина. Он вспомнил даже о Митрофане Поливанове, несостоявшемся супруге Сони Берс. Именно поливановские черты легли в основу образа Вронского (видимо, сосед Бибиков совершенно не смотрелся на страницах романа в качестве коварного соблазнителя и погубителя). Внешность Анны Карениной Толстой списал с дочери поэта Пушкина Марии Александровны Гартунг, увиденной им в Туле.
Как и «Войну и мира», переписывала новый роман Софья Андреевна. Она радовалась тому, что муж снова занялся полезным для семьи делом, она надеялась, что с началом работы над романом постепенно, сами собой восстановятся былые приязненные отношения между ней и Львом Николаевичем, но надежды так и остались надеждами — погружаясь в творчество, Лев Николаевич все больше отдалялся от семьи.
9 ноября 1873 года от дифтерии умер младший сын Толстых Петя, тот самый «огромный, прелестный беби». «9 ноября, в 9 часов утра, умер мой маленький Петюшка болезнью горла, — писала в дневнике убитая горем мать. — Болел он двое суток, умер тихо. Кормила его год и два с половиной месяца, жил он с 13 июня 1872. Был здоровый, светлый, веселый мальчик. Милый мой, я его слишком любила, и теперь пустота, вчера его хоронили. И я не могу соединить его живого с ним же мертвым; и то и другое мне близко, но как различно это живое, светлое, любящее существо и это мертвое, спокойное, серьезное и холодное. Он был очень ко мне привязан, жалко ли ему было, что я останусь, а он должен меня оставить? »
Лев Николаевич, судя по всему, переживал смерть сына не столь сильно. В день Петиных похорон он писал брату: «На другой день после твоего отъезда, т. е. вчера утром, Петя умер, и нынче его похоронили. Его задушило горло, то, что они называют крупом. Нам это внове и очень тяжело, главное Соне».
И сразу же переходил к типографским новостям и обсуждению предстоящего отъезда в Москву, уделяя этим событиям куда больше внимания, нежели смерти сына: «Вчера же получил письмо из типографии, что 12 выйдет издание. А нынче приехали Дьяковы. Дьяков едет нынче в Москву и оставляет Машу и Софеш у нас. Мне лучше всего бы было ехать в Москву теперь. Соня не останется одна. Если можешь, поедем теперь, т. е. послезавтра, 12. Ты ли заедешь к нам, или съедемся на поезде? Отвечай, как и что?»