Васнецов работал над одной из главных своих картин более 20 лет.
Первый набросок будущего монументального полотна он сделал в начале 1870-х годов, а закончил картину 23 апреля 1898 года в Москве. Возможно, что Васнецов не завершил бы её и тогда, если бы не Павел Третьяков, который нарушил духовные метания художника, заявив, что уже готов приобрести работу.
До картины Васнецова в сознании людей образы троих богатырей никогда не были объединены — ведь герои русских былин нечасто пересекались между собой в преданиях. Художник воплотил на холсте главные черты русского характера — Илья Муромец олицетворяет собой обстоятельность и преданность традициям, Добрыня Никитич — готовность с мечом встать на защиту родины, Алёша Попович — созерцательность, любовь к красоте. Известно, что Илью Муромца Васнецов писал с крестьянина Ивана Петрова, в Добрыне изобразил себя, а для образа Алёши ему позировал сын знаменитого мецената Саввы Мамонтова.