Автор летописи указан в Хлебниковском списке как монах Нестор, известный агиограф на рубеже XI—XII веков, монах Киево-Печерского монастыря. Хотя в более ранних списках это имя опущено, исследователи XVIII—XIX веков считали Нестора первым русским летописцем, а «Повесть временных лет» — первой русской летописью. Изучение летописания русским лингвистом А. А. Шахматовым и его последователями показало, что существовали летописные своды, предшествовавшие «Повести временных лет». В настоящее время признаётся, что первая изначальная редакция Повести временных лет монаха Нестора утрачена, а до нашего времени дошли доработанные версии. При этом ни в одной из летописей нет указаний на то, где именно оканчивается Повесть временных лет.
Наиболее подробно проблемы источников и структуры ПВЛ были разработаны в начале XX века в трудах академикаА. А. Шахматова. Представленная им концепция до сих пор играет роль «стандартной модели», на которую опираются или с которой полемизируют последующие исследователи. Хотя многие её положения подвергались зачастую вполне обоснованной критике, но разработать сопоставимую по значимости концепцию пока не удалось.
Вторая редакция читается в составе Лаврентьевской летописи[3] (1377 год) и других списках[4]. Третья редакция содержится в составе Ипатьевской летописи (старейшие списки: Ипатьевский (XV век) и Хлебниковский (XVI век))[5]. В одну из летописей второй редакции под годом 1096 добавлено самостоятельное литературное произведение, «Поучение Владимира Мономаха», датируемое 1117 годом.
По гипотезе Шахматова (поддержанной Д. С. Лихачевым и Я. С. Лурье), первый летописный свод, названный Древнейшим, был составлен при митрополичьей кафедре в Киеве, основанной в 1037 году. Источником для летописца послужили предания, народные песни, устные рассказы современников, некоторые письменные агиографические документы. Древнейший свод продолжил и дополнил в 1073 монах Никон, один из создателей Киевского Печерского монастыря. Затем в 1093игуменом Киево-Печерского монастыря Иоанном был создан Начальный свод, который использовал новгородские записи и греческие источники: «Хронограф по великому изложению», «Житие Антония» и др. Начальный свод фрагментарно сохранился в начальной части Новгородской первой летописи младшего извода. Несторпереработал Начальный свод, расширил историографическую основу и привёл русскую историю в рамки традиционной христианской историографии. Он дополнил летопись текстами договоров Руси с Византией и ввёл дополнительные исторические предания, сохранённые в устной традиции.
По версии Шахматова, первую редакцию Повести временных лет Нестор написал в Киево-Печерском монастыре в 1110—1112 годах. Вторая редакция была созданаигуменом Сильвестром в киевском Выдубицком Михайловском монастыре в 1116. По сравнению с версией Нестора была переработана заключительная часть. В 1118составляется третья редакция Повести временных лет по поручению новгородского князя Мстислава Владимировича.