Keira Knightley ha confirmado que interpretará el papel de Anna Karenina. Junto a ella, Jude Law será su marido en el filme, dando vida a Alekséi Aleksándrovich Karenin. Y el menos conocido Aaron Johnson hará del amante de Anna, el Conde Alekséi Kiríllovich Vronski.
Durante el Festival de Cine de Toronto la propia actriz se ha referido a su participación en esta nueva adaptación que dirigirá Joe Wright, con el que Knightley ya ha trabajado en otras dos cintas de época: Expiación, más allá de la pasión y la celebre Orgullo y prejuicio.
El guión de esta nueva versión será obra de Tom Stoppard, autor de los guiones de Shakespeare in love, El imperio del sol o La casa Rusia. Está será la quinta vez que la novela de Tolstói salte a la gran pantalla. La primera vez que lo hizo fue en 1948 con Vivien Leigh como protagonista.
Le siguieron otras grandes divas del cine como Greta Garbo, que protagonizó una versión en 1935 a las órdenes de Clarence Brown y Sophie Marceau, estrella de la versión más reciente de 1997 dirigida por el francés Bernard Rose. También hay una versión rusa, estrenada en 1967 y que tuvo a Tatyana Samojlova como estrella.