Toda la ambientación, aspecto cuidado hasta el último detalle, está inspirada en obras pictóricas del siglo XVIII. Las tomas parecen calcadas de pinturas de Reynolds, Gainsborough, Hogarth, Stubbs, Watteau y Constable, entre otros, que el director reproduce casi exactamente en la composición de las escenas, a lo que añade el particular uso de la luz para lograr una copia casi exacta. Hay incluso un momento, en la escena de la ceremonia nupcial, en el que el fondo, incluidos algunos asistentes, son un lienzo. El detalle pasa bastante desapercibido por los efectos de cámara, y cabe suponer que la ultimaría de este modo debido a presiones presupuestarias. Para lograr un mayor realismo, Kubrick no se conforma con reproducir los lienzos, y toda la película está rodada con luz natural, utilizando velas para la iluminación nocturna y de interiores, lo que le confiere gran realismo. Barry Lyndon es la primera película de la historia rodada al completo sin luz artificial. Kubrick hizo construir una cámara especial que después sería utilizada por la NASA. La fotografía es de John Alcott, y el aspecto de lienzo que tienen las imágenes se logra a base de usar el zoom, con el que consigue un resultado realmente espectacular.
Kubrick quería rodar la película en Irlanda, ya que gran parte de la acción se desarrolla allí. El trabajo comenzó en septiembre de 1974, en los Estudios Ardmore, muy cerca de Dublin, pero aquellos eran años violentos en el Ulster -meses antes los británicos asesinaban a 13 supuestos terroristas en Londonderry, en solo tres años se había llagado a la cifra de 500 muertos de ambos lados-, y las amenazas del IRA, que no estaba por la labor de ver sus verdes praderas repletas de soldados ingleses con casacas rojas disparando contra sublevados irlandeses, hace desistir a Kubrick de continuar el rodaje, que decide regresar en Navidad con todo el equipo a Inglaterra para continuar la película en las cercanías del Castillo de Howard, donde están rodados muchos de los interiores, y en otras localizaciones como Hohenzollern o Ludwigsburg, Alemania. El vestuario del filme y los decorados fueron creados y diseñados por Ulla-Britt Soderlund y Milena Canonero -Carros de Fuego, María Antonieta- tomando como referencia los cuadros y lienzos, y recrean a la perfección la sociedad burguesa de la época napoleónica y del reinado del rey Jorge, una exhaustiva labor de estudio histórico y de análisis de las pinturas del periodo hasta obtener una textura en el vestido lo más veraz posible.
El broche al trabajo de ambientación lo pone la banda sonora, a base de composiciones de autores clásicos como Schubert -Trio para piano-, Haendel -Zarabanda-, Bach -Concierto para dos claveles y orquesta- o Vivaldi – Concierto para violonchelo-, adaptadas e interpretadas por el compositor Leonard Rosenman -Al este del edén, Rebelde sin causa, Un hombre llamado Caballo- al frente de la National Philarmonic Orchesta. También hay piezas de música tradicional irlandesa, como el tema Women in Ireland, a cargo del conjunto irlandés The Chieftains, todas ellas seleccionadas por Sean O´Riada. Se pueden escuchar también algunas marchas militares, en la parte de la película que transcurre durante la Guerra de los Siete Años: Los granaderos británicos sigue a Barry durante sus borracheras y orgías en el ejército, la Marcha de Hohenfriedberger, o Idomeo, rey de Creta, esta última obra de Mozart.
A Barry Lyndon le da vida Ryan O´Neal, pero la elección del actor principal nunca contó con la aprobación de Kubrick, que quería a Malcom McDowell en el papel. O´Neal acababa de rodar Love Story y era el galán de moda de Hollywod, un verdadero imán para la taquilla, así que Kubrick no tuvo más remedio que aceptar, aunque a regañadientes, las imposiciones de la Warner. Años después, en alguna ocasión, el director había referido las limitaciones de O´Neal como actor, y como anécdota contaba que en ocasiones se puede apreciar en la película su dificultad para atinar a apoyar el pie derecho en el estribo cuando tenía que subir al caballo.
El resto del elenco está compuesto, en su mayoría, por actores con los que Kubrick trabajaba habitualmente. Muchos de ellos son los mismos que aparecen en La naranja mecánica, y a otros se les puede ver en películas posteriores de Kubrick, sin ir más lejos, en la siguiente, El Resplandor. Godfrey Quigley, que interpretaba al capellán de la prisión en La naranja mecánica es quien encarna al Capitán Grogan; Philipe Stone, padre de Alex DeLarge, es el criado Graham y en El Resplandor sería Delbert Grady, el vigilante anterior a Jack Nicholson del hotel Overlook. El jugador amanerado, Lord Ludd, a quien Barry vence en la escena del duelo, es Steven Berkoff, el mismo que interpretó al sargento de policía de la comisaría donde es detenido Alex, de La Naranja Mecánica, y Antony Sharp, aquel Ministro del Interior, ahora hace de Lord Harlan.
Kubrick era tremendamente minucioso, cada escena era rodada al menos 25 veces, según declaraba posteriormente O´Neal, y casi siempre trabajaba saltándose el guión pre-establecido, por lo que el rodaje avanzaba muy despacio y el presupuesto se disparaba con el paso de los meses. Su perfeccionismo era tal que incluso gustaba de encargarse personalmente de la supervisión del doblaje en otras lenguas. En España, sin ir más lejos, impuso los actores que prestaron su voz para la película, y no se conformó con los dobladores habituales: la voz del narrador es la de José Luís López Vázquez y la de Barry recayó en Juan Carlos Naya, actor bastante popular en la España de entonces. La película reventó todos los presupuestos previos, porque los algo menos de tres millones de dólares iniciales pasaron a convertirse en casi once una vez concluido el trabajo. Kubrick jamás consiguió recuperar la inversión, ya que el resultado fue un fracaso estrepitoso en taquilla, a pesar de estar nominada a siete Oscar, de los que logró ganar cuatro: dirección artística, fotografía, vestuario y banda sonora adaptada.