Достоевский приступил к работе над «Двойником» вскоре после окончания «Бедных людей» и уже окрылённый их первым, ещё до публикации, успехом. Повесть была начата в июне 1845 г. и закончена 28 января 1846 г. Ещё в процессе работы над произведением сам автор высоко оценивал его: «Голядкин выходит превосходно; это будет мой chef-d’oeuvre [фр. шедевр]…» (М. М. Достоевскому, 16 нояб. 1845 г.). В день выхода книжки журнала с повестью (1 фев. 1846 г.) он снова пишет брату: «Голядкин в 10 раз выше “Бедных людей”. Наши говорят, что после “Мёртвых душ” на Руси не было ничего подобного, что произведение гениальное <…> Действительно, Голядкин удался мне донельзя…» Достоевский в этом не лукавил: «наши», то есть члены кружка В. Г. Белинского и, в первую очередь, сам критик, и правду, чрезвычайно похвально отзывались о тех фрагментах «Двойника», которые читал им автор ещё до публикации. Однако ж после появления всего текста в журнале вторая повесть Достоевского вызвала всеобщее разочарование: «…нашли, что до того Голядкин скучен и вял, до того растянут, что читать нет возможности…» И далее в этом же письму к брату от 1 апреля 1846 г. Достоевский признавался: «Мне Голядкин опротивел. Многое в нём писано наскоро и в утомлении. 1-ая половина лучше последней. Рядом с блистательными страницами есть скверность, дрянь, из души воротит, читать не хочется…» Уже осенью 1846 г. писатель задумал переделку «Двойника». К этой мысли он возвращался и в следующем 1847 г., затем уже после каторги, в 1859-м, и чуть позже, в начале 1860-х, но лишь в 1866 г., в связи с подготовкой собрания своих сочинений в издании Ф. Т. Стелловского, Достоевский несколько доработал повесть — убрал второстепенные эпизоды, сделал стилистическую правку, снял заголовки глав и изменил их нумерацию, вместо прежнего подзаголовка поставил «Петербургская поэма»…
Новый подзаголовок соотносил повесть Достоевского с «Мёртвыми душами» Н. В. Гоголя, с художественным миром которого «Двойник» и помимо этого был тесно связан: основные линии сюжета (поражение бедного чиновника в борьбе с более высокопоставленным соперником за сердце и руку генеральской дочки и развивающееся на этой почве безумие героя; раздвоение личности) перекликаются с «Записками сумасшедшего» и «Носом», имена и фамилии отдельных персонажей (Голядкин, Петрушка, господа Бассаврюковы и др.) выдержаны в гоголевской традиции и т. п. Конечно, речь идёт не о подражательности или заимствовании, речь — о преемственности литературных традиций, уже разработанных Гоголем, а порой и о пародийных мотивах (которые ещё более явственно проявятся позже в «Селе Степанчикове и его обитателях»). Ранее Достоевского мотив двойничества, раздвоения сознания использовали в русской литературе, в частности, ещё и А. Погорельский (А. А. Перовский) в сборнике новелл «Двойник, или Мои вечера в Малороссии» (1828), А. Ф. Вельтман в романе «Сердце и думка» (1838).
Уже на склоне лет в «Дневнике писателя» (1877, ноябрь) Достоевский признался по поводу «Двойника»: «Повесть эта мне положительно не удалась, но идея её была довольно светлая, и серьёзнее этой идеи я никогда ничего в литературе не проводил…» А чуть ранее, в записной тетради 1872–1875 гг., он о Голядкине-младшем написал: «Мой главнейший подпольный тип…» В дальнейшем творчестве писателя тема душевного «подполья» будет развита в «Записках из подполья» и всех последующих произведениях, вплоть до «Братьев Карамазовых» (сцена с Чёртом), а мотив двойничества также будет разрабатываться и углубляться в поздних романах, где главным героям будут как бы сопоставлены их сниженные, «подпольные» двойники (Раскольников — Свидригайлов в «Преступлении и наказании», Ставрогин — Пётр Верховенский в «Бесах», Иван Карамазов — Смердяков и Чёрт в «Братьях Карамазовых» и др.).
Наиболее полные критические отзывы о «Двойнике» при жизни автора были даны в рецензии Белинского на «Петербургский сборник» (ОЗ, 1846, № 3), его статье «Взгляд на русскую литературу 1846 года» (С, 1847, № 1), в статьях В. Н. Майкова «Нечто о русской литературе в 1846 году» (ОЗ, 1847, № 1), Н. А. Добролюбова «Забитые люди» (С, 1861, № 9).