Theo những người viết sử của ban nhạc The Beatles, Paul McCartney đã viết ca khúc này theo giai điệu trong giấc mơ của anh một đêm tại ngôi nhà ở phố Wimpool mà anh ở cùng bạn gái Jane Asher và gia đình[6][7]. Ngay khi tỉnh dậy, anh đã lao ngay tới chiếc piano và chơi lại khúc nhạc vì sợ quên mất nó[8].

Ban đầu McCartney có cảm giác rằng anh thực tế đã đánh cắp sản phẩm của một ai đó. Anh nói thêm "Suốt cả tháng tôi đã đi quanh hỏi những người làm trong âm nhạc để xem họ đã từng nghe giai điệu này chưa. Cái cảm giác đó như kiểu cầm một thứ gì đó trong tay để đem đi hỏi cảnh sát vậy. Tôi nghĩ rằng nếu không có ai nhận nó về mình thì tôi có quyền sở hữu nó."[8]

Sau khi khẳng định được rằng mình không lấy cắp của bất kỳ ai, McCartney bắt đầu việc viết lời cho ca khúc này. Cũng như nhiều lần làm việc khác của Lennon và McCartney, một cái tên tạm thời được chọn "Scrambled Eggs" (câu hát đầu tiên được viết là "Scrambled Eggs/ Oh, my baby how I love your legs") cho tới khi phần lời hợp lý hơn được hoàn thiện. Trong cuốn tự truyện của mình – Paul McCartney: Many Years from Now – McCartney nhớ lại: "Đầu tiên là tôi phải rà lại phần giai điệu, và mọi người nói với tôi: "Ồ không, nó thật lãng mạn; tôi chắc chắn rằng đó là của anh." Nó khiến tôi mất chút thời gian để khẳng định lại, và cuối cùng tôi cũng có câu khẳng định như của một thám tử vậy. Tôi ký tên ngắn gọn và nói: "Ok, vậy nó là của tôi!" Chưa có từ nào được viết cả. Vậy nên tôi đặt tên "Scrambled Eggs"."[9]

Trong quá trình quay phim Help!, một chiếc piano lớn được đặt tại trường quay đã giúp McCartney thêm nhiều thời gian suy nghĩ về ca khúc. Đạo diễn Richard Lester đã bị quấy rầy bởi việc này và yêu cầu hoặc McCartney hoàn thiện ca khúc, hoặc chiếc piano sẽ bị rời đi[10]. Sự kiên nhẫn của các Beatle khác cũng bị thử thách với lần làm việc này của McCartney. George Harrison nói: "À, anh ta cứ luôn mồm nhắc tới ca khúc đó. Có lẽ phải nghĩ anh ta là Beethoven hay ai khác nữa!"[11]

McCartney nói rằng anh bắt đầu viết "Yesterday" trong tour diễn của The Beatles tại Pháp vào năm 1964. Tuy nhiên ca khúc chỉ được phát hành vào mùa hè năm 1965. Trong khoảng thời gian đó, ban nhạc đã cho phát hành tận 2 album, A Hard Day's Night và Beatles for Sale. Cho dù McCartney phải mất thời gian để khẳng định được bản quyền ca khúc, vấn đề chậm trễ trong phát hành chủ yếu tới từ những khúc mắc giữa McCartney và George Martin về việc hòa âm, cũng như việc các Beatle khác không đồng ý ca khúc này do quá khác với phong cách của ban nhạc lúc đó[8].

Lennon sau này đã nói về việc ca khúc này đã phải bị đình trệ một thời gian: "Ca khúc đã bị hoãn từ tháng này qua tháng khác cho tới khi chúng tôi thực sự hoàn thiện nó. Cứ mỗi khi chúng tôi bên nhau để viết nhạc và thu âm, ca khúc này lại được đưa ra. Chúng tôi đã gần như hoàn chỉnh nó. Paul đã viết nó một cách hoàn hảo, nhưng cậu ấy chưa có một cái tên thực sự hay. Trước kia chúng tôi gọi nó là "Scrambled Eggs" tới mức nó thành trò đùa của cả nhóm. Chúng tôi đã thảo luận và thống nhất rằng một cái tên có 1 từ duy nhất sẽ là lựa chọn phù hợp nhất với ca khúc này. Rồi bỗng một sáng Paul tỉnh dậy với ca khúc lẫn nhan đề, tất cả đều hoàn thiện. Tôi rất tiếc rằng lúc đó, chúng tôi đều thấy nó thật buồn cười."[12]

McCartney nói rằng bước ngoặt với anh trong việc viết lời ca khúc là chuyến đi Bồ Đào Nha vào tháng 5 năm 1965: "Tôi nhớ rằng mình vẫn nghiền ngẫm giai điệu của "Yesterday", rồi bỗng nhiên tôi có từng từ một cho đoạn vào đầu tiên. Tôi bắt đầu có những ý tưởng, da-da da, yes-ter-day, sud-den-ly, fun-il-ly, mer-il-ly rồi Yes-ter-day, à thật tuyệt, all my troubles seemed so far away. Thật dễ dàng viết lời với vần này: say, nay, today, away, play, stay, cũng không cần nhiều nhịp và mấy từ đó cũng rất tự nhiên, và vì thế tôi đã có được tất cả chúng trong chuyến đi đó. Sud-den-ly, và lại nữa tôi có rất nhiều từ cùng vần với nhau: e, me, tree, flea, we, và tôi đã có tất cả những thứ cơ bản nhất."[13]

Ngày 27 tháng 5 năm 1965, McCartney và Asher cùng bay tới Lisboa và nghỉ tại Albufeira, Algarve. McCartney đã mang theo cây guitar acoustic mà anh mượn của Bruce Welch, và ở đó anh đã hoàn thiện "Yesterday"[14]. Bản demo được đưa cho Chris Farlowe trước khi đem đến buổi thu của The Beatles, song Farlowe không hài lòng vì cho rằng bản này "quá mềm mại"[15].