В качестве консультанта по церковным вопросам выступил специалист по истории старообрядчества Глеб Чистяков. Съёмки фильма начались в октябре 2009 года на «Мосфильме». Там были созданы декорации Грановитой и Крестовой палат, царские покои, патриаршие палаты. За ними последовали съёмки в усадьбе Коломенское. В феврале 2010 года съёмки проходили в Ярославской области. Так, Ростовский кремль послужил декорацией кремля Московского, а церковь Иоанна Богослова на Ишне в селе Богослов подошла для создания образа XVII века. В марте и апреле 2010 года съёмки проходили в Кандалакше. На берегу Кандалакшского залива на Монастырском наволоке были созданы декорации исчезнувшего города Пустозерска, где в земляной тюрьме протопоп Аввакум провёл 14 лет. В районе населённого пункта Белое Море снимались Мезень и Тобольск. От съёмок в настоящем Пустозерске пришлось отказаться — следов города почти не осталось, а добираться туда сложно. В конце апреля 2010 года съёмки велись в Кирилло-Белозерском и Ферапонтовом монастырях в Вологодской области, где много лет провёл в ссылке патриарх Никон. В мае 2010 года съёмочная группа возвращалась в Кандалакшу, потом снимали в Кеми, на Соловках, в Ростове. Съёмочный период завершился в Суздальском районе. В июне — августе 2010 года рядом с селом Абакумлево снимали деревянную Москву с Кремлём и Успенским собором, на берегу Нерли — приезд Никона в Троице-Сергиеву Лавру. Первоначально планировалось, что премьера состоится на телеканале Россия-1 в апреле 2011 года. К этому сроку работы над фильмом были завершены, но показ фильма начался только 5 сентября на канале Культура. Русская православная старообрядческая церковь выпустила свою версию сериала, которая была «очищена от излишне откровенных сцен, мало уместных в произведении на духовную тему и помещенных туда скорее в угоду нелучшим потребностям современного общества».