לאחר המלחמה יורי שב למוסקבה ולומד כי החותנת שלו מתה וכי בית גרומקו חולק לדיירים שונים על ידי המשטר הסובייטי. יורי פוגש את בנו סאשה בפעם הראשונה מאז שהילד היה עדיין תינוק, ושב לעבודתו בבית החולים המקומי. לאחר שנזעם מן העובדה שלמשפחתו חסר עץ להסקה, הוא גונב לילה אחד עץ מן הגדר, והוא נראה בעת מעשה על ידי אחיו-למחצה יבגרף, העובד עבור הצ'ה קה. יבגרף עוקב אחריו לביתו, מזהה את עצמו, ומוסר ליורי כי שיריו הוחרמו על ידי הצנזורים הסובייטים כמנוגדים לרוח הקומוניזם. לאחר שהוא מסביר כי הדבר מעמיד בסיכון את כל המשפחה להענשה קולקטיבית, יבגרף מסדר רישיון מעבר ברכבת להעברת המשפחה לאחוזת משפחת גרומקו בואריקינו, שבהרי אורל.
ז'יוואגו, טוניה, סאשה ואלכסנדר עולם על רכבת קרונות בקר, שמורה היטב, שבה קבוצה הנשלחת לעבודות כפייה בגולאג - כולל מתנגד למשטר אינטלקטואלי חמום-מוח, קוסטוייד אמורסקי וכן קבוצה גדולה של שומרים. בנקודה מסוימת הרכבת עוברת דרך הכפר מינק, אשר הופגז על ידי כוחות הצבא האדום בפיקוד הקומיסר סטרלניקוב. בעוד שהרכבת נעצרת, ז'יוואגו משוטט ומתרחק מן הרכבת, מאזין לקולות מפל, ונתקל ברכבת המשוריינת של סטרלניקוב העומדת במסילה צדדית מוסתרת. שומרי הצבא האדום עוצרים את יורי, בחשד שניסה להתנקש בקומיסר ומביאים אותו לפני סטרלניקוב. לתדהמתו, יורי מיד מזהה את הקומיסר כפאשה אנטיפוב. לאחר שיחה מתוחה סטרלניקוב מספר ליורי כי לארה בחיים בעיר יוריאטין - אשר נתפסה אותה עת על ידי כוחות אנטי-קומוניסטים. לאחר מכן הוא מרשה לז'יוואגו לשוב למשפחתו. הערת אגב של השומר הלוקח אותו בחזרה לרכבת מגלה כי רוב האנשים שנחקרו על ידי סטרלניקוב מסיימים את חייהם ביריה.
משפחת ז'יוואגו מגיעה לואריקינו, אולם מוצאים כי הבית אליו נסעו הוחרם על ידי המדינה. מפחד שמא יוצאו להורג כמתנגדים למשטר, הם אינם פורצים לביתם המוגף ומחליטים להיכנס לבית האורחים. המשפחה חיה חיים שקטים עד לבוא האביב, אז ז'יוואגו מגיע ליוריאטין הסמוכה ומגלה כי לארה עדיין חיה שם עם קטיה, ועובדת כספרנית. השניים נפגשים שוב, מתוודעים לאהבתם ההדדית, ופותחים ברומן מחוץ לנישואים. ז'יוואגו שטוף רגשות אשם, קרוע בין טוניה ולארה, עד שטוניה נכנסת להריון. מסיבה זו יורי נוסע ליוריאטין כדי לסיים את יחסיו עם לארה, אולם הוא נחטף ומגויס לשירות על ידי פרטיזנים קומוניסטים בפיקוד ליבריוס בעודו רוכב בדרכו חזרה לוואריקינו. לאחר ששירת עם הפרטיזנים במשך כמעט שנתיים, ז'יוואגו עורק, והולך בשלג ליוריאטין בניסיון להגיע לואריקינו, אולם שומע שטוניה ואביה "הסתלקו ואין איש בוואריקינו". הוא עושה דרכו לדירתה של לארה, שם השניים מחדשים את אהבתם ויחסיהם, היא מספרת לו שטוניה ואביה סאשה היגרו לפריז. מאוחר יותר היא נותנת לו מכתב מטוניה, בו טוניה מספרת לו כי היא ילדה בת, ומודה לסיום כי לארה אנטיפובה היא אדם טוב.
אולם, קומרובסקי מגיע לילה אחד ומספר להם שהצ'ה קה עוקב אחריהם, בגלל נישואיה של לארה לקומיסר סטרלניקוב (אשר בינתיים סר חינו בעיני המשטר) ובגלל השירה של יורי. קומרובסקי מציע ליורי ולארה את עזרתו לעזוב את רוסיה, אולם הם מסרבים. במקום זאת הם הולכים עם בתה של לארה, קטיה, לואריקינו, שם הבית נמצא נטוש. יורי מתחיל בכתיבת שירי "לארה", שבזכותם יזכה מאוחר יותר לתהילה. קומרובסקי מופיע שוב כדי לספר ליורי כי סטרלניקוב נאסר והתאבד בטרם הוצא להורג. לכן לארה נמצאת בסכנה מיידית, כיוון שהצ'ה קה הותיר אותה חופשיה רק כדי לפתות אליה את סטרלניקוב. ז'יוואגו מבטל את הדברים, אולם קומרובסקי מספר לו כי סטרלניקוב נעצר רק מרחק קצר מואריקינו. יורי מסכים לשלוח את לארה עם קומרובסקי, אשר מונה לשר המשפטים בממשלתו האנטי-קומוניסטית של הברון רומן פון אונגרן-שטרנברג במונגוליה. יורי מסרב לנסוע עם האדם שהוא מתעב ונותר מאחור.
שנים אחר כך, יורי שב חסר-כל למוסקבה, שם יבגרף מוצא לו עבודה בבית חולים וקונה לו בגדים. בעודו נוסע בטראם ליומו הראשון בעבודה, יורי רואה אשה שהוא מזהה כלארה. הוא יורד אחריה מן הטראם, רץ אחריה, אבל סובל מהתקף לב קטלני בטרם היא מבחינה בו. אף שאינו זוכה להלוויה רשמית במדינה הסובייטית, שירתו של יורי כבר מתפרסמת באופן חופשי בגלל שינויים במשטר ורבים באים להלוויה. בין המשתתפים גם לארה, אשר מופתעת ונעצבת על מות אהובה. היא ניגשת ליבגרף ומספרת לו שילדה ליורי בת, אבל הופרדה ממנה בעת התמוטטות משטרו של הברון במונגוליה. לאחר שהיא סוקרת לשווא מאות יתומים בעזרתו של יבגרף, היא מועלמת מן הרחוב בעת הטיהורים הגדולים של משטר יוסיף סטלין. "היא מתה או נעלמה לאן שהוא, באחד ממחנות העבודה," נזכר יבגרף, "מספר חסר שם, על רשימה שנזנחה אחר כך."
בתחילת הסרט מתה אמו של ז'יוואגו ומותירה לו בללייקה. אביו המאמץ מספר לו שלאמו היה כישרון. נושא זה של כישרון אומנותי מופיע לאורך העלילה, כאשר ז'יוואגו הופך משורר מפורסם. בסיום, ליד הסכר באמצע שנות ה-50, יבגרף נעשה משוכנע יותר ויותר כי טוניה קומרובסקיה הצעירה היא בתם של יורי ולארה, אולם היא מסרבת להאמין: "אינני יכול לסייע להם עוד," אומר יבגרף, "קיוויתי שאוכל לסייע לך בדרך כלשהי." הנערה מסיימת את הפגישה באמירה שתחשוב על כך, ועוזבת עם החבר שלה, עובד בסכר. בעודה צועדת משם הנערה מכתיפה בללייקה. יבגרף קורא לה, "טוניה, האם את יכולה לנגן בבללייקה?" והחבר עונה, "האם היא יכולה לנגן, היא אומנית!" "מי לימד אותך?" שואל יבגרף. "אף אחד לא לימד אותה." יבגרף מחייך ומעיר, "אה, אם כך, זה כישרון."
רקע.
סרטו של דייוויד לין נוצר ממספר סיבות. הרומן של פסטרנק זכה להצלחה בינלאומית, והמפיק קרלו פונטי היה מעוניין בעיבוד הסיפור לקולנוע כדי שישמש בין היתר לקידומה המקצועי של אשתו, סופיה לורן. לין, שנחל הצלחה אדירה עם הסרט לורנס איש ערב, ביקש לביים סרט אינטימי ורומנטי יותר, כדי לאזן את עבודתו בסרט הפעולה שזה עתה סיים עליו את עבודתו. אחד השחקנים הראשונים שהוחתמו על חוזה הופעה בסרט היה עומר שריף, אשר שיחק בתפקיד שריף עלי, יד ימינו של לורנס איש ערב. שריף אהב את הסיפור, וכאשר שמע שלין הוא הבמאי לעיבוד הקולנועי, הוא ביקש לשחק בסרט בתפקיד פאשה. שריף הופתע כאשר לין הציע שישחק בתפקיד ז'יוואגו. פיטר או'טול, שהיה הבחירה הראשונה של לין לתפקיד הראשי, סירב להצעה. לתפקיד הראשי נשקלו גם השחקנים מקס פון סידוב ופול ניומן. מייקל קיין מספר בספרו האוטוביוגרפי כי גם הוא התבקש לקרוא את התסריט לסרט, אולם הוא שהציע כי עומר שריף ישחק את התפקיד הראשי. רוד שטייגר נבחר לתפקיד קומרובסקי לאחר שמרלון ברנדו וג'יימס מייסון סירבו לתפקיד. מועמדותה של אודרי הפבורן נשקלה לתפקיד טוניה, בעוד רוברט בולט הציע כי אלברט פיני ישחק את פאשה. לין הצליח לשכנע את פונטי כי סופיה לורן אינה מתאימה לתפקיד לארה, וטען שהיא גבוהה מדי. לבסוף נבחרה ג'ולי כריסטי לתפקיד, לאחר המלצה של ג'ון פורד שביים את הסרט קסידי הצעיר בהשתתפותה.
מכיוון שהספר נאסר להפצה בברית המועצות, עיקר העבודה על הסרט נעשתה בספרד במשך עשרה חודשים, וכל תפאורת העיר מוסקבה נבנה מן היסוד מחוץ לעיר מדריד. קטעי הסרט העוסקים בשירותם של ז'יוואגו ולארה במלחמת העולם הראשונה צולמו בסוריה, כך גם אחוזת ואריקינו. חלק מקטעי הסרט בחורף, בעיקר מראות נוף והימלטות יורי מן הפרטיזנים, צולמו בפינלנד. מראות חורף של המשפחה בדרכה ליוריאטין צולמו בקנדה.
"ארמון הקרח" בואריקינו צולם אף הוא בספרד, כמו גם הסתערות הפרטיזנים על האגם הקפוא. לוח פלדה הושם על קרקעית ואדי, ושלג מלאכותי (בעיקר גרגרי שיש) פוזר ממעל. רוב קטעי החורף בסרט צולמו בטמפרטורות גבוהות, לעיתים אף 30 מעלות.
הבדלים בין הסרט לספר.
עלילת הסרט דוקטור ז'יוואגו נאמנה לרומן רק באופן כללי. העלילה הבסיסית זהה, והסיפור המסופר בסרט סוטה רק לעיתים רחוקות מן הרומן של פסטרנק. אולם, רבות מעלילות המשנה - במיוחד אלה הנוגעות להיבטים ההיסטוריים/מדיניים של הרומן - קוצצו מן הסרט, או נסקרו ברפרוף. כמעט מחצית מן הדמויות שבספר לא מופיעות בסרט, בעוד שאחרות נוטלות חלק קטן בהרבה (באופן מיוחד אנה גרומקו, פאשה, וליבריוס). דמויות אחרות נוצרו כאמלגם של מספר דמויות בספר שאינן מופיעות בסרט (במיוחד קוריל, העריק הבולשוויקי, קומיסר רזין, ופטיה שומר היערות). מבקרים רבים מתחו ביקורת על התסריט שהפחית את תיאור מלחמת העולם הראשונה לחמש דקות בלבד מפי המספר, ובאותה דרך טיפל התסריט בשירותו של ז'יוואגו בפרטיזנים, תיאור המתפרס על פני כשבעה עמודים בספר.
רוב השינויים הללו נעשו על ידי דייוויד לין או לבקשתו. התסריט המקורי של רוברט בולט תיאר באופן נרחב יותר את ההיבטים המדיניים/היסטוריים המופיעים בספר. בתסריט המקורי תמונות משירותו של יורי בפרטיזנים כוללות תמונות בהן ליבריוס הורג פרטיזנים שנפצעו קשה. סוסו של ז'יוואגו, לאחר ההימלטות, מומת ומשמש מזון לקבוצת ילדים חסרי-בית, וז'יוואגו נתקל בקבוצת ילדים אשר, כך נרמז, אכלו את גופות הוריהם.
בספר, פאשה הוא אומן חובב מהפכני ומנהיג צבאי חסר השתייכות פוליטית, נפילתו באה לאחר שאינו נמצא בולשביק אמיתי. בסרט התסריטאי בולט תארו כמתנגד לקו הבולשביקי הנוקשה מן הרגע הראשון. במהלך העלילה הוא הופך לאדם חסר עקבות. בולט רצה לכלול בתסריט את התמונה שבה סטרלניקוב המושפל חוזר לואריקינו, פוגש את ז'יוואגו, ואז מתאבד. לין לעומתו בחר שלא לכלול השתלשלות זו בסרט, וגורלו של סטרלניקוב נודע לצופה מדבריו של קומרובסקי.