Các phòng thu của EMI trở thành địa điểm chính của ban nhạc kể từ khi họ quan tâm nhiều hơn tới phòng thu. Họ khám phá ra các phương thức của thu âm đa băng, từ đó mối quan tâm của họ tới kỹ thuật âm thanh lớn dần[10]. Những đặc tính cơ bản của nhạc rock 'n' roll dần bị họ loại bỏ, thay vào đó là những tìm tòi và thử nghiệm mới: lần đầu tiên một dàn nhạc cổ điển (dàn tứ tấu dây) chơi nhạc nền trong một ca khúc của họ, "Yesterday"[11]. Hơn hết, các chàng trai của The Beatles cũng là ban nhạc đầu tiên ở châu Âu sở hữu công nghệ băng từ cassette, nhờ đó họ có thể sao chép một cách có hệ thống những bản thâu sau mỗi buổi thu âm để có thể nghe và chỉnh sửa lại, dĩ nhiên[12].

Tháng 2 năm 1965

Ngày 15 tháng 2 năm 1965, The Beatles bắt đầu quá trình thực hiện album. Thực tế, công việc của họ đã được triển khai vài tháng trước đó từ album Beatles for Sale, có nghĩa là họ chơi nhạc kiểu live ngay trong phòng thu, làm đi làm lại nhiều lần và thêm bớt vài lần ghi đè[10]. Khi xem những bức ảnh của ban nhạc chụp trước năm 1965, rất ít khi người ta thấy họ đeo tai nghe, bởi vì đơn giản rằng âm nhạc được chơi một cách trực tiếp. Tuy nhiên, kể từ đây mọi thứ đã thay đổi. Trước tiên, John, Paul, George và Ringo thu những đoạn nhạc bằng các nhạc cụ gốc mà họ muốn làm nền. Sau đó, họ yêu cầu có một hệ thống giữ nhịp (bao gồm guitar, bass, trống và đôi khi một giọng chuẩn) để dựa vào đó tất cả thực hiện quá trình thu âm bằng cách thêm một cách tối đa các tiếng nhạc cụ và giọng hát vào máy thâu 4-băng[10].

Trong ca khúc đầu tiên của album, "Ticket to Ride", McCartney chơi cả bass lẫn guitar điện, trong khi Harrison chơi lead lẫn guitar 12 dây, Lennon chơi cả guitar lẫn sắc-xô, còn các giọng hát bè đều được cho vào từ phần thâu gốc[10]. Với "Another Girl", họ chỉ thâu trong một lần duy nhất, song riêng Harrison đã ghi đè tới 12 lần để có được đoạn guitar cuối bài. Tuy nhiên, những nỗ lực đó đã bị McCartney loại bỏ và anh phải thực hiện lại vào sáng hôm sau[10]. "I Need You" của Harrison là ca khúc cuối cùng được thu trong ngày 15, với chỉ sử dụng một bộ chỉnh âm guitar đơn giản[10].

"Yes It Is" là ca khúc duy nhất được thu vào ngày 16 tháng 2, một bản ballad mà John đã hát với đủ 3 giọng (thu âm trực tiếp suốt 3 tiếng với số lượng vô kể những lần ghi âm[10]) mà trong đó, chiếc chỉnh âm guitar của Harrison vẫn giữ vai trò rất quan trọng. Tuy nhiên, ca khúc này không có mặt trong cả bộ phim lẫn album mà nằm trong mặt B của đĩa đơn "Ticket to Ride"[10]. Ngày hôm sau, ban nhạc thu âm 2 ca khúc rất pop, "The Night Before" của McCartney và "You Like Me Too Much" của Harrison. 2 nhạc cụ mới được sử dụng, đó là chiếc piano điện được Lennon chơi trong cả hai bài, và chiếc dương cầm của Steinway được chơi bởi McCartney và Martin trong ca khúc của Harrison. Cả Paul lẫn George đều thu âm 2 giọng cho mỗi ca khúc của riêng họ[10].

Ngày 18 tháng 2, Lennon tiến hành thu âm ca khúc mà anh lấy cảm hứng từ Bob Dylan, "You've Got to Hide Your Love Away". John Scott trở thành nghệ sĩ đầu tiên không phải Beatle được tới chơi trong phòng thu số 2 khi chơi flute alto và tenor trong ca khúc. Ringo Starr hát ca khúc "If You've Got Trouble", song chỉ xuất hiện trong The Beatles Anthology sau này. "Tell Me What You See" cũng được thâu âm với nhiều lần ghi đè âm piano điện của McCartney và güiro của Starr[13]. Tới ngày 19, cả nhóm tập trung vào ca khúc "You're Going to Lose That Girl", một bản ballad của Lennon với đầy đủ giọng hòa âm của 3 người, thu âm trong 2 lần, với cảnh quay xuất hiện trong phim[14].

Tới ngày 20, The Beatles lên đường tới Bahamas, bắt đầu tour diễn kéo dài của họ. Ca khúc cuối cùng mà họ thực hiện là "That Means a Lot", tương tự như "If You've Got Trouble", cũng phải chờ tới 31 năm mới được phát hành trong Anthology 2. Cả nhóm đã mang bản thâu tới tận vùng Caribe để thảo luận trước khi quyết định loại nó ra khỏi album lẫn bộ phim[14].

Mùa xuân 1965

"Fab Four" quay trở lại phòng thu vào ngày 13 tháng 4 năm 1965 để thu âm ca khúc của John, "Help!". 4 ngày sau, "Ticket to Ride" được phát hành dạng đĩa đơn và dễ dàng có được thành công trên toàn thế giới[15]. Album nhanh chóng gây được chú ý trên các phương tiện thông tin đại chúng chính nhờ vào dấu "!" quan trọng đó[12]. Ngày 10 tháng 5, tại phòng thu của mình, The Beatles chơi trực tiếp 2 ca khúc kinh điển của lịch sử rock 'n' roll, "Bad Boy" và "Dizzy Miss Lizzy" đều của Larry Williams. Ca khúc đầu tiên nhắm tới thị trường Mỹ và nằm trong album Beatles VI, còn ca khúc thứ 2 được thâu làm hai bản, và bản thứ 2 được ban nhạc chọn để phát hành chính thức[12].

Ngày 14 tháng 6 được giành trọn cho Paul McCartney: 3 ca khúc vô cùng khác lạ của anh được thu âm trong ngày này, trong số đó có ca khúc nổi tiếng "Yesterday". George Martin đã thuyết phục được McCartney sử dụng dàn tứ tấu dây để làm nền cho chiếc guitar acoustic. Anh chỉ có một yêu cầu duy nhất: "Tôi không muốn có một tiếng vang nào hết!"[11] Martin và McCartney cùng viết nhạc cho dàn dây 4 người, một công việc không hề dễ dàng. McCartney một mình thu âm ca khúc này (sự kiện lần đầu xuất hiện trong lịch sử ban nhạc). Một mình anh ngồi trong phòng thu và thoải mái nghe lại các bản thâu của mình, dù rằng các đồng nghiệp của anh đều ngồi ở ngay phòng bên trong quá trình anh thực hiện bài hát nổi tiếng nhất thế kỷ XX[11]. 2 ca khúc còn lại đó là "I'm Down" (Lennon chơi đàn organ Farfisa và được phát hành dưới dạng đĩa đơn) và "I've Just Seen a Face" (thu âm bằng 2 lần ghi đè guitar acoustic và maraca)[11].

Chiều ngày 15, ban nhạc tiến hành thu bản ballad của John, "It's Only Love", và 2 ngày sau là "Act Naturally" (sáng tác bởi Buck Owens) – ca khúc thay thế cho "If You've Got Trouble" đã bị loại bỏ – và được hát bởi Starr[11]. "Wait" là ca khúc cuối cùng được thực hiện trong gian đoạn này, song nó chỉ hoàn thiện vào ngày 11 tháng 11 năm 1965 và được The Beatles cho vào album tiếp theo của họ, Rubber Soul[11].

Ngày 18 tháng 6, tất cả các ca khúc được chỉnh sửa sang định dạng mono bởi George Martin và Norman Smith, hỗ trợ bởi Phil McDonald[16].