История создания фильма началась в 2008 году. На съемках фильма «Апокриф» для киноальманаха «Нью-Йорк, я люблю тебя» (2008) переводчица и ассистент Андрея Звягинцева Инна Брауде рассказала ему знаменитую историю о сварщике из штата Колорадо Марвине Джоне Химейере — мужчина расквитался с местными властями за несправедливо, по его мнению, отобранный у него участок земли с помощью бронированного бульдозера.

После того как режиссер узнал историю Химейера, он натолкнулся на текст, пересказывающий средневековую хронику времен Мартина Лютера (Михаэль Кольхаас). Сюжет романа, написанного Генрихом фон Клейстом, был почти до деталей схож с историей Химейера. Ясно было, что это вечный сюжет, исток которого, при определенном усилии, можно найти и в истории несчастного библейского Иова.

Зимой (уже в декабре 2010 года) Олегом Негиным была написана первая версия сценария под рабочим названием «Батя», действие которого разворачивалось в России, но повторяло события американской трагедии, в том числе и бунт главного героя. Сценарий изобиловал ненормативной лексикой, что в некоторой степени смутило продюсера картины Александра Роднянского и помешало запустить проект сразу по завершении работы над фильмом «Елена» (2011).

Вторая версия сценария уже под названием «Левиафан» была закончена осенью 2012 года и объединила в себе аллюзии на американскую трагедию Марвина Джона Химейера, историю библейского Иова и философский трактат Томаса Гоббса «Левиафан, или Материя, форма и власть государства церковного и гражданского».

Самый «многолюдный» фильм Андрея Звягинцева. Круг центральных персонажей составляет 8 человек.

Поиск актеров занял почти год. Между пробами Владимира Вдовиченкова и его утверждением на роль прошло несколько месяцев. В этот период времени Вдовиченкову поступило предложение о съемках в британской картине под названием «Чёрное море» режиссера Кевина МакДональда с Джудом Лоу в главной роли. Вдовиченков уже дал устное согласие англичанам, и ему сообщили, что он утвержден на роль в «Левиафане». Для Вдовиченкова это явилось серьезным выбором, который он сделал в пользу работы со Звягинцевым.

В поисках места съёмок творческая группа картины посетила более 70-ти городов в радиусе 600 километров от Москвы, совершив путешествие от Пскова до Владимира, от Ярославля до Орла, заглянув даже в Беларусь. Окончательный выбор пал на поселок Териберка, расположенный на берегу Баренцева моря (Мурманская область).

В поселке Териберка была выстроена декорация «Дом Николая», состоящая из двухэтажного деревянного дома, автомастерской и теплицы. Строительство велось с мая по июль 2013 года силами художественного департамента под руководством художника-постановщика картины Андрея Понкратова.

Съемочный период картины продолжался с 1 августа по 8 ноября 2013 года. Съемки проходили в поселках Териберка и Туманный, городах Кировск, Мончегорск, Апатиты и Оленегорск Мурманской области, а также в Пошехонье (Ярославская область). Некоторые интерьеры, с целью экономии средств на экспедицию, сняты были в Москве.

Чтобы сродниться со своим персонажем, Алексей Серебряков брал костюм своего героя накануне съемочного дня и обживал его, приезжая и уезжая со съемочной площадки в нем. Отказавшись от участия в других проектах, он не выезжал из Териберки два с половиной месяца, целиком посвятив себя съемкам. То же самое сделала и Елена Лядова.

Актриса Анна Уколова по просьбе режиссера поправилась для съемок на 15 кг.

Первый съемочный день ознаменовался неприятным событием. Во время съемки первого кадра, в котором Николай и Ромка проезжают сквозь каменное ущелье, у автомобиля Nissan Terrano лопнуло переднее колесо. Находившийся за рулем Сергей Походаев и Алексей Серебряков, контролирующий управление автомобилем с пассажирского сидения с помощью специальной дублирующей системы, не справились с управлением. Автомобиль врезался в машины съемочной группы. К счастью, в аварии никто не пострадал. Из-за повреждений машины съемочный план в срочном порядке пришлось изменить. В Петербурге был приобретен еще один автомобиль той же марки и выкрашен в тот же цвет. Параллельно с этим ремонтировалась пострадавшая машина, результате в картине снимались две машины, обе они постоянно присутствовали на съемочной площадке. Через две-три недели в том же самом месте во время съемки похожей сцены, когда рано утром Николай проезжает сквозь каменное ущелье, чтобы встретить на вокзале Дмитрия, ситуация повторилась. В первом же дубле у игровой машины лопнули сразу два колеса, но Алексей Серебряков справился с управлением и аварии удалось избежать.

В одной из сцен, не вошедших в окончательный монтаж фильма, героиня Елены Лядовой отъезжает от парковки. Сдавая назад, Елена врезалась в стоящий позади автомобиль. Все отделались легким испугом, кроме того, режиссер возместил незначительный ущерб хозяину пострадавшей машины. Таким образом, все актеры, управлявшие игровой машиной Николая попадали в аварию. Причем происходило это всегда именно в кадре.

В сцене первой встречи Николая с Пашей на посту ДПС в роли напарника Паши снялся отец Сергея Походаева – Алексей.

В сцене, где Ромка выбегает из дома встретить приехавшего Дмитрия, режиссер намеренно не предупредил Сергея Походаева, играющего Ромку, о том, что Вдовиченков будет дарить ему подарок (модель самолета для самостоятельной сборки). Эта импровизация была введена начиная с третьего дубля и в итоге вошла в фильм.

Во время съемок сцены завтрака в доме Николая после приезда Дмитрия Ромка дерзит Лиле, за что получает подзатыльник от отца. Снято было восемь дублей. На вопрос о том, как ему удается столь натурально изображать реакцию на подзатыльник, Сергей Походаев ответил: «Он бьет их по-настоящему».

Кадр со старой фотографией дома, которую Николай кладет на стол, показывая ее Дмитрию, был снят уже на этапе монтажа прямо в московском офисе, когда стало ясно, что сцена подвергнется значительному сокращению. Эта панорамная фотография, сделанная в 1929 году, была найдена исполнительным продюсером Екатериной Маракулиной в краеведческом музее поселка Териберка. Удивительным совпадением является то, что точка кинокамеры с видом на поселок и дом Николая определена была на этапе подготовки, когда у группы еще не было этой старой фотографии. То есть, кто-то 85 лет назад поставил фотоаппарат почти на ту же точку, с которой съемочная группа решила снять эту панораму.

Сцена «Пикник у озера» снималась пять дней. Кадр, в котором брошенный Дмитрием камень «блинчиком» скачет по воде, снимался отдельно от пятидневного блока. Мастерство запуска блинчиков демонстрировал лично Андрей Звягинцев по очереди с дольщиком группы Леонидом Доленко. Чей именно бросок попал в монтаж никому не известно.

Скелет синего кита весом в полторы тонны и длиной 24 метра, изготовленный бутафорами на металлическом каркасе по заказу художника-постановщика Андрея Понкратова, был смонтирован в бухте рядом с поселком Териберка в течение шести дней.

Сцена, в которой Лиля и Анжела разделывают рыбу на конвейере, снималась в реальной рабочей обстановке рыбоперерабатывающей фабрики непосредственно во время ночной смены. Актрисы предварительно прошли инструктаж и встали за конвейер вместо двух работниц. Вместе с Лилей в «пазике» рыбзавода ехали жительницы поселка Териберка, настоящие работницы фабрики.

За весь съемочный период фильма было отснято три с половиной часа полезного материала, на что было потрачено 85000 метров пленки.

Монтаж фильма занял 50 дней.

Фильм был показан отборщикам 67-го Каннского международного кинофестиваля еще до окончания монтажа и работ по сведению звука.

Американский кинокритик Тодд МакКарти в декабре 2014 года составил список главных десяти фильмов уходящего года. В этой десятке первую строчку занял «Левиафан».

В фильме два раза упоминается «панк-молебен» Pussy Riot — ближе к концу фильма название группы мелькает на экране телевизора, а в концовке эту акцию упоминает архиерей во время проповеди.

В фильме звучат популярные в России песни жанра шансон: «Владимирский централ» (Михаил Круг), «Городской шалман, жизнь пропащая» (Любовь Успенская), «О Боже, какой мужчина!» (Натали). По словам режиссёра, он подбирал «песни, которые звучат в каждом кабачке и в каждом ресторанчике» и составляют нашу звуковую среду.

Фильм должен был открывать программу российского кино на 36-м Московском международном кинофестивале. Но показ не состоялся — из-за ненормативной лексики фильму не было выдано прокатное удостоверение в России.

Прокатное удостоверение фильм получил до 1 июля 2014 года, то есть до вступления в силу закона о запрете нецензурной лексики в кино, и мог быть показан в первоначальном виде. Однако продюсер картины Александр Роднянский заметил, что мат в фильме всё равно придётся править. «Прокатное удостоверение мы действительно получили, но это не освобождает нас от ответственности за соблюдение закона РФ».

По словам режиссёра Андрея Звягинцева, мат в фильме пришлось вырезать «по живому»: «Артикуляция есть, а звука нет — это травма".

В январе 2015 года, за месяц до предполагаемого начала кинопроката в России, пиратские копии фильма были нелегально выложены в интернет. Роднянский подозревал в этом отборщиков одного из кинофестивалей. Писатель Дмитрий Быков ввиду сомнительных, по его оценке, шансов на успех российского проката, советовал продюсерам радоваться тому, что фильм в пиратской копии увидят хотя бы жители северных территорий, в которых он снят, и даже подозревал их самих в распространении фильма таким способом.

Для посмотревших пиратскую копию фильма и желающих отблагодарить его создателей открылся сайт www.leviathan-film.ru. По словам продюсера фильма, полученные денежные средства будут переданы в благотворительный фонд «Подари жизнь».

Православные активисты обращались к министру культуры Владимиру Мединскому с просьбой запретить показ фильма в России.

В фильме есть сцена, в которой герои Алексея Серебрякова, Елены Лядовой и Владимира Вдовиченкова приезжают на центральную площадь города, где расположен памятник Ленину. На одной из детских фотографий, предоставленной Еленой Лядовой для съемок, она вместе с матерью стоит на точно такой же площади. Это фото стоит на трюмо в доме Николая и его можно увидеть в сцене, когда к Николаю приезжает Паша, чтобы сообщить, что пропавшую Лилю нашли.

Сцена застолья после оглашения приговора по делу об имущественной тяжбе, в которой участвуют Николай, Дмитрий и Лиля, на этапе монтажа была сокращена вдвое.

Кадр с мухой, бьющейся о стекло в начале сцены, когда Дмитрий перечитывает только что набранную им на компьютере жалобу на мэра, снят был спонтанно, когда режиссер случайно заметил насекомое во время подготовки к сцене.

В одном из эпизодов сцены «Пикник у озера», персонажи Алексея Серебрякова, Владимира Вдовиченкова, Сергея Бачурского и Алексея Розина выпивают по полному стакану водки в честь дня рождения Степаныча (Сергей Бачурский). В результате ошибки реквизитора в первом же дубле актерам была дана бутылка с настоящей водкой, которую они и выпили. Только после команды «стоп» актеры сообщили о том, что водка настоящая. Все четверо решили, что это был розыгрыш режиссера.

Сцена в вагоне поезда, в которой Дмитрий возвращается в Москву, была значительно сокращена при монтаже. Снималась она в реально движущемся поезде. Однако маршрут его движения был коротким, посему съемочной группе предоставили два вагона, прикрепленных друг к другу «зеркально». Таким образом, когда поезд достиг пункта прибытия, съемочная группа просто перешла в соседний вагон. Поезд последовал в обратном направлении, однако направление движения в кадре осталось правильным.

Во время съемки сцены, в которой Анжела и Паша приезжают предложить Ромке свое опекунство, в декорации «дом Николая» прямо во время дубля начался пожар. К счастью, в тот день было решено отложить обеденный перерыв, чтоб не прерывать съемку сложной сцены, и потому группа не ушла из декорации и вовремя обнаружила дым, идущий из-под стены.