1966年（昭和41年）3月 - 7月震源域は北東、南西方向に広がる。1966年（昭和41年）1月23日午後8時15分、最初の震度5を記録。この地震を主とする一連の地震で家屋の一部損壊17戸、墓石倒壊31件などの被害が出た。4月5日には最大規模となるM5.4（震度5）の地震が発生した。また、4月17日には無感地震が6,119回、有感地震661回（約2分に1回）観測され、そのうち震度5が3回、震度4が3回であった。家屋破損に伴う負傷者も出た。
1965年（昭和40年）8月 - 1966年（昭和41年）2月震源は皆神山を中心とした半径5キロメートルの範囲内。1965年（昭和40年）8月3日午後0時19分、気象庁地震観測所の高感度地震計は、震度0のごく微小な地震動を観測した。8月7日には、最初の有感地震が発生。8月17日には、有感、無感合わせて283回もの地震を観測した。10月1日午後5時27分には、震度3の地震が初めて発生した。11月22日から23日にかけて、震度4が2回発生。無感地震を含めると1日2,000回を突破するようになる。
この群発地震は、震源域の広がりによって5つの活動期に分けることができる。当初、中央隆起帯西縁に沿って発生していた地震は、南西 - 北東方向に震源を拡大させながら全体の活動は低下していった。
震源域となった松代はフォッサマグナの中央部にあり、中央隆起帯の北西縁付近に位置し糸魚川静岡構造線に近い。中新世後期以降沈降している長野盆地および水内丘陵とは異なった地質区を形成し、相対的に隆起している地域である。数年後に行われた人工地震調査により、水内丘陵と中央隆起帯の境界と考えられる構造が地下に発見されたが、群発地震は境界を越えた水内丘陵内部では発生していなかった。1967年（昭和42年）には付近の重力分布調査が行われ、皆神山付近には低重力域があり、地下には縦800メートル、横1,500メートル、高さ200メートルのマグマ溜まりが起源と考えられる空洞の存在が推定される。ボーリング調査により、皆神山溶岩は150メートル程度の厚さがあることが確認されており、その下に湖水堆積物が見つかっている。
震源地は皆神山付近。総地震数は71万1,341回。このうち、有感地震は6万2,826回（震度5…9回、震度4…48回、震度3…413回、震度2…4,596回、震度1…5万6,253回）を数えた。深さ7キロメートルより浅い（地震情報では「震源の深さはごく浅く」と表現される）地震が殆どで群発地震全てのエネルギーは、M6.4に相当する。地殻変動が最大であった場所では、この地震活動の前後で約1メートル隆起し、隆起域の直径は約10キロメートルに及んだ。また、付近には「松代地震断層」が発見された。なお、微小地震の検知能力が十分にあったにもかかわらず、グーテンベルグ・リヒター則により期待される回数の微小地震は発生しなかった。
ステディカムを本格的に導入した、その最初期の著名な作品としても知られる。フィラデルフィア美術館前庭の階段、いわゆるロッキー・ステップをロッキーが駆け上がるシーンなどがその代表である。練習のシーンの撮影を市内でおこなった際、ステディカムを使った小規模の撮影クルーだったため映画のロケとは思われず、本物のボクサーと間違えた市民から声援を送られた。特に、ロードワークシーンでは、果物屋の店主がロッキーにオレンジを投げ渡す場面があるが、これはこの店主が、撮影中のスタローンを本物のボクサーと勘違いしたことで起こったハプニングであり、それをそのまま映画に使用している。観客役のエキストラを「フライドチキンを配布する」というチラシで募集した。ほとんどが素人のため、撮影最終盤では統制を保てず、予定していたラストシーン（興奮した観客がロッキーを担いでいくというもの）を撮影できなかった。また、メイク代を節約するために、負傷したロッキーの特殊メイクを少しずつはがしていくことで、最終ラウンドから第一ラウンドへと逆方向に撮影する変則的なやりかたをとった。エキストラやカメオには、節約のためスタローンの家族や友人達が出演している。弟のフランク・スタローンは序盤に登場する街頭で歌を歌って屯する若者達の一員として、父のフランク・スタローン・シニアはゴングを叩く役として出演した。スタローンの愛犬・バッカスも出演している。その他、ジョー・フレージャーがカメオ出演している。スタッフにも同様の節約がなされ、当時のスタローンの妻サーシャはスチル写真のカメラマンとして参加した。監督のアヴィルドセンのギャラは相場の半額であり、プロデューサーのウィンクラーは自身の家を抵当にして予算を集めたという。当初撮られたラストシーンは、全く違うものだった。それは、戦いを終えたロッキーが1人控室に戻ると、そこで待っていたエイドリアンが小さな星条旗を取り出しロッキーに手渡す。そして2人だけで静かに裏口から会場の外に出て行くというものであったが、正式公開には至らなかった。なお、この没シーンの二人の後ろ姿を使った静かな印象のポスターが作られ、公開時の宣伝として日米で実際に使われた。しかしそのラストシーン収録の３か月後、激闘を戦い抜いたロッキーが「エイドリアン!」と叫び、リング上でエイドリアンと熱い抱擁を交わすシーンが新たに撮影され、この華やかで印象的なラストシーンが正式なものとなった。