Владимир Бортко получил предложение снять «Мастера и Маргариту» ещё в 1987 году, но тогда за право экранизировать произведение боролся его друг Элем Климов. Ради дружбы Бортко отказался, тем более, что он только что закончил работу над другим булгаковским произведением — готовился к премьере фильм «Собачье сердце». Климов собирался работать вместе с итальянскими и американскими режиссёрами, но сам же и отказался от идеи на стадии написания сценария. «Мастера и Маргариту» хотели снять режиссёры Владимир Наумов, Игорь Таланкин и Эльдар Рязанов, но ни один из них не получил разрешения от Госкино. Первый раз за работу над экранизацией Владимир Бортко взялся ещё в 2000 году. Был даже утверждён состав актёров — Галина Тюнина, Дмитрий Певцов, Сергей Маковецкий и Виктор Сухоруков, но наследник творчества Булгакова неожиданно передал права на экранизацию американским продюсерам. Проект Бортко был закрыт и потребовалось несколько лет, чтобы выкупить права обратно. Когда режиссёр вернулся к работе над «Мастером и Маргаритой», кастинг пришлось проводить заново. На роль Маргариты пробовались Ингеборга Дапкунайте, Виктория Толстоганова и Анна Ковальчук. Бортко остановил свой выбор на последней — она больше всего соответствовала его представлениям о Маргарите. Роль Воланда режиссёр предложил Олегу Янковскому, но он отказался наотрез. Велись переговоры и с западными звёздами, но ни с Жаном Рено, ни с Гари Олдменом договориться не удалось. Роль Мастера режиссёр предложил Владимиру Машкову, но он отказался в пользу контракта с Голливудом. Тогда без проб был утвержден Александр Галибин. Понтием Пилатом стал Кирилл Лавров — режиссёр говорил, что ему был нужен умный, много поживший человек «со шлейфом». Воландом же стал Олег Басилашвили. Актёр оказался мало того, что несуеверный, так ещё и героя видел по-своему: «Воланд — отнюдь не тот Сатана, который вводит людей в грех. Его компания прибыла в Москву, чтобы расставить некоторые ориентиры. Он совершает добрые поступки и является в какой-то степени союзником Иешуа… Недаром же эпиграф к роману — „Я часть той силы, которая желает зла и вечно совершает благо“. Причем не вся сила, а только часть. Работник Того министерства».

Съёмочной группе пришлось поездить по разным городам и даже странам. В Израиле снимали только общие планы Иерусалима, а основным местом съёмок библейских сцен была Болгария. Там построили целый античный комплекс, за основу которого был взять иерусалимский дворец Ирода. Часть сцен сняли в Крыму, в том числе распятие Иешуа. Почти всю Москву 30-х годов сняли в Санкт-Петербурге. Прямо с московских Патриарших прудов герои перемещались на питерскую площадь Тургенева. Подмосковную психиатрическую больницу «играл» Елагиноостровский дворец, а знаменитый дом № 302-БИС на Садовом кольце снимали на улице Старорусской. Встретились Мастер и Маргарита тоже в Санкт-Петербурге — на улице Репина, где ещё сохранилась булыжная мостовая. Экскурсия по булгаковской Москве с помощью интерактивной карты романа «Мастер и Маргарита».

Над образом одного из самых харизматичных персонажей, Кота Бегемота, трудились сразу четверо. Большую часть времени это был Вано Миранян, актёр и президент инвалидного фонда людей маленького роста. Он снимался в «кошачьем» комбинезоне с головой, начиненной разнообразной техникой, которая отвечала за движения усов, ушей, глаз и рта. Говорил за него актёр Семён Фурман. Кота в человеческом обличии сыграл актёр Александр Баширов и, наконец, в роли просто кота был просто кот из цирка Юрия Куклачёва.

Не обошлось и без компьютерной графики. С её помощью прикрыли наготу Маргариты в сценах полета над Москвой. Анна Ковальчук и Ксения Назарова, игравшая домработницу Наташу, парили под потолком «ленфильмовского» павильона, а потом на компьютере убрали с тел все пояса подвесок, стёрли тросы, сделали тела девушек полупрозрачными и подложили съемку ночной Москвы. С помощью той же графики материализовался из воздуха Коровьев. Александр Абдулов катался на карусели-платформе, которая потом стиралась на компьютере, и актёр как бы влетал в кадр из ниоткуда.