La conexión de Dylan con el proyecto se profundizó cuando Rudy Wurlitzer, guionista de la película, le pidió algunas canciones. Tras interpretar "Billy" para el director Peckinpah, quien quedó conmovido, Dylan recibió la oferta de actuar. El rodaje tuvo lugar en Durango, México, donde Dylan y su familia se mudaron en noviembre de 1972, y se extendió hasta principios de 1973. Las primeras sesiones de grabación para la banda sonora ocurrieron en enero de 1973 en CBS Discos Studios en la Ciudad de México. De esa jornada se incluyó "Billy 7" en el álbum final, junto con varias tomas de "Billy" y otros temas que quedaron fuera como "Under Turkey" y "Billy Surrenders". Un mes después, en Burbank Studios, California, se grabaron el resto de las canciones del disco, además de piezas como "Sweet Amarillo" y "Rock Me, Mama". De las 24 composiciones que Bob Dylan grabó para el proyecto, solo diez formaron parte del álbum oficial.
A pesar de la recepción crítica inicial, que algunos calificaron de poco favorable, con comentarios que señalaban una calidad amateur o un intento deliberado de alejarse de las expectativas comerciales, el álbum dejó una marca indeleble. Temas como Knockin' on Heaven's Door demostraron ser increíblemente influyentes, siendo versionadas por artistas de la talla de Eric Clapton y Guns N' Roses. Además, canciones como "Rock Me, Mama" y "Sweet Amarillo" inspiraron a otros músicos, con Old Crow Medicine Show acreditando a Bob Dylan como coautor en sus propias versiones posteriores.