A conexão de Dylan com o projeto se aprofundou quando Rudy Wurlitzer, roteirista do filme, lhe pediu algumas canções. Após interpretar "Billy" para o diretor Peckinpah, que ficou comovido, Dylan recebeu a oferta de atuar. As filmagens ocorreram em Durango, México, para onde Dylan e sua família se mudaram em novembro de 1972, e se estenderam até o início de 1973. As primeiras sessões de gravação para a trilha sonora ocorreram em janeiro de 1973 nos CBS Discos Studios na Cidade do México. Dessa jornada, "Billy 7" foi incluída no álbum final, juntamente com várias tomadas de "Billy" e outros temas que ficaram de fora, como "Under Turkey" e "Billy Surrenders". Um mês depois, nos Burbank Studios, Califórnia, foram gravadas as demais canções do disco, além de peças como "Sweet Amarillo" e "Rock Me, Mama". Das 24 composições que Bob Dylan gravou para o projeto, apenas dez fizeram parte do álbum oficial.
Apesar da recepção crítica inicial, que alguns consideraram desfavorável, com comentários que apontavam uma qualidade amadora ou uma tentativa deliberada de se afastar das expectativas comerciais, o álbum deixou uma marca indelével. Faixas como Knockin' on Heaven's Door provaram ser incrivelmente influentes, sendo regravadas por artistas como Eric Clapton e Guns N' Roses. Além disso, canções como "Rock Me, Mama" e "Sweet Amarillo" inspiraram outros músicos, com Old Crow Medicine Show creditando Bob Dylan como coautor em suas próprias versões posteriores.