Начало работы над повестью относится к октябрю 1887 года.
В процессе создания «Крейцерова соната» подвергалась многочисленным переработкам и коренным переделкам. 31 августа 1889 года Л. Н. Толстой записал в Дневнике: «Вечером читал всем «Крейцерову сонату». Подняло всех. Это очень нужно. Решил печатать в «Неделе» (т. 27, с. 580). Прежде чем повесть была завершена, ее текст (в восьмой редакции) начал распространяться в списках. Сначала повесть переписывали от руки, а затем стали размножать на литографах и гектографах. «Повесть всех подняла, задела за живое», — писала 30 октября 1889 года Кузминская С. А. Толстой. В «Неделе» (1890, № 6) была помещена такая заметка: «В Петербурге идут нескончаемые толки о «Крейцеровой сонате». Черновой набросок ее, неотделанный, незаконченный, прошедший в публику благодаря медвежьей услужливости друзей Л. Н. Толстого, — даже этот черновой список сделался событием» (т. 27, с. 588). А. А. Толстая вспоминала: «…казалось подчас, что публика, забыв все свои личные заботы, жила только литературой графа Толстого… Самые важные политические события редко завладевали всеми с такой силой и полнотой» (т. 27, с. 588). Уже незавершенная редакция породила печатные критические отклики и даже художественные произведения, одним из которых явился рассказ «По поводу «Крейцеровой сонаты» (из «Рассказов кстати») Н. С. Лескова. Эпиграфом он взял слова предпоследней редакции повести Толстого, которые отсутствуют в окончательном тексте: «Всякая девушка нравственно выше мужчины, потому что несравненно его чище. Девушка, выходящая замуж, всегда выше своего мужа. Она выше его и девушкой и становясь женщиной в пашем быту». Сын Толстого Лев Львович, познакомившись с повестью, написал рассказ «Прелюдия Шопена» («Новое время», 1888, июнь).
Предпоследняя редакция повести распространилась вопреки воле автора. Толстой писал Т. А. Кузминской в ноябре 1889 года: «Личное же мое желание об этой повести то, чтобы ее не давать читать, пока она не исправлена» (т. 27, с. 590). Чертков предлагал напечатать повесть в «Посреднике», на что получил согласие автора, но С. А. Толстая настояла на публикации в 13-й части готовящегося ею восьмого издания «Сочинений гр. Л. Н. Толстого». Решено было предварительно опубликовать «Крейцерову сонату» в «Неделе» Гайдебурова. «У него без цензуры. Иначе нельзя. И это решено, и решено женою, которая на это согласна», — писал Толстой 10 сентября 1889 года (т. 27, с. 591). Но публикация была отложена в связи с тем, что Толстой снова занялся переделкой повести.
Позже Толстой решил напечатать «Крейцерову сонату» в сборнике в память умершего в декабре 1888 года редактора «Русской мысли» С. А. Юрьева, и 14 января 1890 года он передал рукопись Н. И. Стороженко для опубликования. Но цензура запретила печатание повести. Она была набрана для 13-й части «Сочинений», но также запрещена. Тогда С. А. Толстая обратилась к министру внутренних дел И. И. Дурново с просьбой пропустить «Крейцерову сонату» в собрании сочинений, но получила отказ. 13 апреля 1891 года она добивается аудиенции у Александра III, после чего было наконец получено разрешение на печатание повести, но только в составе «Сочинений». Запрещение было снято в 1900 году.
15 апреля 1891 года Толстой писал Черткову: «Жена вчера приехала из Петербурга, где она видела государя и говорила с ним про меня и мои писанья — совершенно напрасно. Он обещал ей разрешить «Крейцерову сонату», чему я вовсе не рад. А что-нибудь скверное было в «Крейцеровой сонате». Она мне страшно опротивела, всякое воспоминание о ней. Что-нибудь было дурное в мотивах, руководивших мною при писании ее. Такую злобу она вызвала. Я даже вижу это дурное. Буду стараться, чтобы впредь этого не было, если придется что кончить» (т. 27, с. 596).
Острота постановки и важность проблемы, публицистичность повести, драматизм сюжета — все это предопределило высокий накал полемики вокруг «Крейцеровой сонаты», в которой приняли участие критики различных направлений: от революционных народников до церковнослужителей.
Нападки Толстого на современный брак с христианских позиций прежде всего обеспокоили русские православные круги.
В «Беседе о христианском супружестве против гр. Л. Толстого» (Одесса, 1890) архиепископ Никанор назвал «Крейцерову сонату» «богохульством» и «насмешкой над церковью». Но даже этот рьяный «защитник» нравственности вынужден был признать, что в повести Толстого «заключено много поражающей, неслыханной прежде правды…» (с. 8). А священник П. Городцев, не принимая толстовской философии, согласился с его мыслями о состоянии семьи и брака («О браке и о современном упадке семейной жизни. По поводу «Крейцеровой сонаты». СПб., 1891).
Профессор Казанской духовной академии А. Гусев объявил воззрения автора «Крейцеровой сонаты» вредными и неосновательными. Насколько превратно была понята им повесть, можно судить по его утверждению, что Толстой якобы считал, что «если на свете будет меньше людей, в таком случае они будут лучше есть, пить, одеваться и проч. и не будет существующей теперь нищеты» (А. Гусев. О браке и безбрачии. Против «Крейцеровой сонаты» и «Послесловия» к ней гр. Л. Толстого. Казань, 1891, с. 102).
Критик реакционного «Русского вестника» Ю. Елагин, не отрицая реализма повести, упрекал автора за односторонность, искажающую действительность. По его мнению, писатель изменил принципам собственного творчества и создал произведение в духе западных реалистов. «И пусть граф Толстой, — писал критик, — отрекается от самим им созданных прекрасных образов, пусть он вместе с Мефистофелем признает их «бредом наяву», а мы все-таки ему не поверим, мы все-таки знаем, что жили на свете Кити и Левин и что они любили друг друга любовью чистою и прекрасною» («Русский вестник», 1891, № 2, с. 340).
Н. К. Михайловский в заметках о повести, публиковавшихся в ряде номеров журнала «Русская мысль» за 1891–1892 годы, не разделяя философии Толстого, высоко оценивает его как художника. Критик выступал против отождествления взглядов автора и героя «Крейцеровой сонаты». При этом он обращал внимание на отсутствие в произведении авторских «указаний», позволяющих дать четкое разделение двух позиций: героя и писателя.
«Крейцерова соната» есть во всяком случае художественное произведение, а Позднышев — художественный образ. В какой мере автор вложил ему в уста свои собственные убеждения и в какой мере эти убеждения видоизменяются тем особенным положением, в которое Позднышев поставлен фабулой повести, об этом можно только догадываться» (Н. К. Михайловский. Литература и жизнь. (Письма о разных разностях). СПб., 1892, с. 81).
Другой критик «Русской мысли», М. Протопопов, в статье «Психологический вопрос. (По поводу повести Льва Толстого «Крейцерова соната»)» правильно указал на двойственность героя, разрываемого самыми противоречивыми побуждениями: «Вся беда Позднышева в том, что он человек не цельный, а половинчатый…» («Русская мысль», 1891, № 8, с. 139). Однако это верное наблюдение не помешало М. Протопопову приписать все мысли героя автору повести.