Maskvos Oblonskio namuose, kur „viskas buvo susimaišiusi“ 1873 m. Žiemos pabaigoje, jų laukia savininko sesuo Anna Arkadjevna Karenina. Šeimos nesantaikos priežastis buvo ta, kad princas Stepanas Arkadievich Oblonsky buvo nuteistas už žmonos išdavystes valdant. Trisdešimt ketverių metų Steve'as Oblonsky nuoširdžiai gailisi Dolly žmonos, tačiau, būdamas tikras vyras, neužtikrina savęs, kad atgailauja dėl savo poelgių. Linksmas, malonus ir neabejingas Steve'as jau seniai nebėra įsimylėjęs savo žmonos, penkių gyvų ir dviejų mirusių vaikų motinos, ir ilgą laiką buvo jai neištikimas.
Stiva yra visiškai neabejingas verslui, kuriuo užsiima, dirbdamas viršininku viename iš Maskvos pristatymų, ir tai leidžia jam niekada nesipykti, nepadaryti klaidų ir puikiai atlikti savo pareigas. Draugiškas, užjaučiantis žmogiškus trūkumus, žavusis Steve'as pasinaudoja savo rato žmonių, pavaldinių, viršininkų ir apskritai visų, su kuriais jis atsineša savo gyvenimą, polinkiu. Skolos ir šeimos bėdos jį liūdina, tačiau jie negali sugadinti jo nuotaikos tiek, kad priversti jį atsisakyti priešpiečių gerame restorane. Jis pietauja su Konstantinu Dmitrievichu Levinu, kilusiu iš kaimo, jo bendraamžiu ir jaunystės draugu.
Levinas atėjo pasiūlyti aštuoniolikmetei princesei Kitty Shcherbatskaya, Oblonskio seseriai, kurią ji ilgą laiką buvo įsimylėjusi. Levinas įsitikinęs, kad tokia mergina, kuriai svarbūs visi žemiški dalykai, kaip Kitty, negali mylėti jo, eilinio žemės savininko, be ypatingų dovanų, kaip jis tiki. Be to, Oblonskis pasakoja, kad, matyt, turėjo konkurentą - genialų Sankt Peterburgo „auksinės jaunystės“ atstovą, grafą Aleksejų Kirillovičių Vronskį.
Kitty žino apie Levino meilę ir lengvai ir laisvai jaučiasi su juo; su Vronskiu ji patiria nesuprantamą nepatogumą. Bet jai sunku suprasti savo jausmus, ji nežino, kam teikti pirmenybę. Kitty nė neįtaria, kad Vronsky visai neketina su ja mylėtis, o svajonės apie laimingą ateitį su juo verčia atsisakyti Levino. Susitikęs su mama, kuri atvyko iš Sankt Peterburgo, Vronskis stotyje mato Aną Arkadijevną Kareniną. Jis iškart pastebi ypatingą visos Anos išvaizdos išraiškingumą: „Tarsi kažko perteklius ją taip pribloškė, kad buvusi jos valia buvo išreikšta arba žvilgsnio žvilgsniu, arba šypsena“. Susitikimą užgožia liūdna aplinkybė: stoties budėtojo žūtis po traukinio ratais, kurią Anna laiko bloga savo ženklu.
Anna sugeba įtikinti Dolly atleisti vyrui; Oblonskio namuose įsitvirtina trapi taika, o Anna eina į balių su Oblonskiu ir Shcherbatskiu. Kamuolyje Kitty žavisi Anos natūralumu ir grakštumu, žavisi ypatingu, poetišku vidiniu pasauliu, kuris yra kiekviename jos judesyje. Kitty iš šio kamuolio tikisi daug: ji tikra, kad mažurkos metu Vronskis jai paaiškins. Staiga ji pastebi, kaip Vronskis kalbasi su Anna: kiekvienos jų akyse jaučiamas nenugalimas potraukis vienas kitam, kiekvienas žodis nusprendžia jų likimą. Kitty palieka neviltį. Anna Karenina grįžta namo į Peterburgą; Vronskis seka paskui ją.
Kaltinęs save dėl nesėkmės piršlybose, Levinas grįžta į kaimą. Prieš išvykdamas jis susitinka su savo vyresniuoju broliu Nikolajumi, kuris gyvena pigiuose kambariuose su moterimi, kurią jis pasiėmė iš viešnamio. Levinas myli savo brolį, nepaisant jo nepataisomo charakterio, kuris sukelia daug rūpesčių tiek sau, tiek kitiems. Sunkiai sergantis, vienišas, geriantis, Nikolajus Levinas yra aistringas komunistinei idėjai ir kažkokio šaltkalvio artelio organizavimui; tai gelbsti jį nuo paniekos sau.Susitikimas su broliu sustiprina gėdą ir nepasitenkinimą savimi, kurį jaučia Konstantinas Dmitrievich po susitikimo. Jis nusiramina tik savo šeimos dvare Pokrovskyje, nusprendęs dirbti dar sunkiau ir neleisti sau prabangos - kurios vis dėlto niekada nebuvo jo gyvenime.
Įprastas jos gyvenimas Peterburge, į kurį grįžta Anna, sukelia jos nusivylimą. Ji niekada nebuvo įsimylėjusi savo vyro, kuris buvo daug vyresnis už ją, ir tik gerbė jį. Dabar jo visuomenė jai tampa skausminga, ji pastebi menkiausius jo trūkumus: per didelės ausys, įprotis iššokti pirštus. Meilė aštuonerių metų sūnui Seryozha jos taip pat neišgelbėjo. Anna bando susigrąžinti savo ramybę, tačiau jai nepavyksta - daugiausia dėl to, kad Aleksejus Vronskis visais būdais stengiasi įgyti savo norą. Vronskis yra įsimylėjęs Aną, o jo meilė sustiprėja, nes ryšys su puikios šviesos ponia padaro jo padėtį dar ryškesnę. Nepaisant to, kad visas jo vidinis gyvenimas alsuoja aistra Annai, išoriškai Vronskis veda įprastą, linksmą ir malonų sargybinio karininko gyvenimą: su Operos, Prancūzijos teatru, kamuoliais, žirgų lenktynėmis ir kitais malonumais. Tačiau jų santykiai su Anna kitų akyse pernelyg skiriasi nuo varginančio pasaulietinio flirto; stipri aistra sukelia bendrą pasmerkimą. Aleksejus Aleksandrovičius Kareninas pastebi pasaulio požiūrį į savo žmonos romanus su grafu Vronskiu ir išreiškia savo nepasitenkinimą Anna. Būdamas aukšto rango pareigūnas, Aleksejus Aleksandrovičius visą gyvenimą gyveno ir dirbo tarnybose, susijusiose su gyvenimo atspindžiais. Ir kiekvieną kartą, kai susidūrė su pačiu gyvenimu, jis nutolo nuo jo “. Dabar jis jaučiasi esantis virš bedugnės vyro pozicijoje.
Karenino bandymai sustabdyti nenugalimą žmonos troškimą dėl Vronskio, Anos bandymai suvaržyti save yra nesėkmingi. Praėjus metams po pirmojo susitikimo, ji tampa Vronskio šeimininke - supranti, kad dabar jie yra sujungti amžiams, kaip nusikaltėliai. Vronsky yra apsunkintas santykių netikrumo, įtikina Aną palikti vyrą ir susieti savo gyvenimą su juo. Tačiau Anna negali nuspręsti išsiskirti su Karenin ir net tai, kad ji laukiasi vaiko iš Vronskio, nesuteikia jai ryžto.
Lenktynių metu, kuriose dalyvauja visa aukštoji visuomenė, Vronskis krenta iš savo žirgo Frou-Frou. Nežinodama, koks rimtas yra kritimas, Anna taip atvirai išreiškia neviltį, kad Karenin yra priversta nedelsiant ją atimti. Ji praneša vyrui apie savo neištikimybę, pasipiktinimą. Ši žinia Aleksejui Aleksandrovičiui sukuria ištraukto ligonio danties įspūdį: jis pagaliau atsikrato pavydo kančios ir išvyksta į Peterburgą, palikdamas savo žmoną šalyje, laukdamas savo sprendimo. Tačiau perėjusi visus įmanomus ateities variantus - dvikovą su Vronskiu, skyrybas - Karenin nusprendžia viską palikti nepakeistą, nubaudydama ir žemindama Aną su reikalavimu stebėti melagingą šeimos gyvenimo išvaizdą, gresiant atsiskyrimui nuo sūnaus. Priėmęs šį sprendimą, Aleksejus Aleksandrovičius įgauna ramybę, kad, turėdamas įprastą užsispyrusį užmojį, pasiduos mintims apie tarnybos reikalus. Dėl vyro sprendimo Anna sprogo neapykanta jam. Ji laiko jį mašina be sielos, negalvodama, kad turi sielą ir meilės poreikį. Anna supranta, kad yra už kampo, nes nesugeba iškeisti savo esamos pareigos į meilužio, kuris apleido vyrą ir sūnų, nusipelniusį visuotinės paniekos, poziciją.
Tęsiantis santykių netikrumas yra skausmingas Vronskiui, giliai širdyje mylančiam tvarką ir turinčiam nepajudinamą elgesio taisyklių rinkinį. Pirmą kartą gyvenime jis nežino, kaip elgtis toliau, kaip suderinti meilę Anai su pasaulietiškomis taisyklėmis. Jei bus susijęs su ja, jis bus priverstas atsistatydinti, ir tai jam taip pat nėra lengva: Vronskis myli pulko gyvenimą, yra gerbiamas savo bendražygių; jis taip pat yra ambicingas.
Trijų žmonių gyvenimas yra įsipainiojęs į melo tinklą. Gaila dėl vyro pakaitomis su pasibjaurėjimu Anna; ji negali padėti susitikti su Vronskiu, kaip reikalauja Aleksejus Aleksandrovičius. Galiausiai gimsta gimdymas, kurio metu Anna beveik miršta. Gulėdama karščiuodama atsiprašo Aleksejaus Aleksandrovičiaus, o savo lovoje jaučia gailestį savo žmonai, švelnią užuojautą ir dvasinį džiaugsmą. Vronskis, kurį Anna nesąmoningai atmeta, patiria deginančią gėdą ir pažeminimą. Jis bando šaudyti pats, bet jie jį gelbėja.
Anna nemiršta, o kai dvasinis sušvelnėjimas, kurį sukelia mirties artumas, praeina, ji vėl pradeda būti apsunkinta vyro. Nei jo padorumas ir dosnumas, nei neliestas rūpestis naujagimiu neatleidžia jos nuo dirglumo; ji nekenčia Karenino net už jo dorybes. Praėjus mėnesiui po pasveikimo, Anna išvyksta į užsienį su pensininku Vronskiu ir jo dukra.
Gyvendamas kaime, Levinas užsiima dvaru, skaito, rašo knygą apie žemės ūkį ir imasi įvairių ekonominių pertvarkymų, kuriems nepritaria valstiečiai. Levinui kaimas yra „gyvenimo vieta, tai yra džiaugsmai, kančia, darbas“. Vaikinai jį gerbia, nes daugiau nei keturiasdešimt mylių eina jo pasitarti - ir jie stengiasi jį apgauti savo naudai. Levino atžvilgiu nėra sąmoningo požiūrio į žmones: jis laiko save tautos dalimi, visi jo interesai yra susiję su valstiečiais. Jis žavisi valstiečių stiprybe, švelnumu, teisingumu ir erzina jų neatsargumo, aplaidumo, girtavimo, melo. Ginčuose su savo nesusituokusiu broliu Sergejumi Ivanovičiumi Kozniševu Levinas teigia, kad zemstvo veikla neduoda naudos valstiečiams, nes ji nėra pagrįsta nei žiniomis apie jų tikruosius poreikius, nei asmeniniu žemės savininkų interesu.
Levinas jaučia savo susiliejimą su gamta; jis girdi net pavasarinės žolės augimą. Vasarą jis šienauja su vyrais, jausdamas paprastų darbų džiaugsmą. Nepaisant viso to, jis mano, kad gyvenimas yra nenaudojamas ir svajoja jį pakeisti į darbinį, švarų ir bendrą gyvenimą. Jo sieloje nuolat vyksta nemandagūs pokyčiai, o Levinas jų klauso. Vienu metu jam atrodė, kad jis rado ramybę ir pamiršo savo svajones apie šeimos laimę. Bet ši iliuzija subyrės į dulkes sužinojusi apie sunkią Kitty ligą ir pamačiusi ją pačią pas seserį kaime. Jausmas, kuris atrodė negyvas, vėl užvaldo jo širdį, ir tik įsimylėjęs jis mato galimybę išspręsti didžiąją gyvenimo paslaptį.
Maskvoje, per Oblonskio vakarienę, Levinas susitinka su Kitty ir supranta, kad ją myli. Aukščiausio dvasinio pakilimo būsenoje jis pateikia pasiūlymą Kitty ir gauna sutikimą. Iškart po vestuvių jaunoji išvyksta į kaimą.
Vronskis ir Anna keliauja į Italiją. Iš pradžių Anna jaučiasi laiminga ir kupina gyvenimo džiaugsmo. Net tai, kad ji yra atskirta nuo sūnaus, prarado sąžiningą vardą ir sukėlė vyro nelaimę, jos laimė neužgožia. Vronsky su ja labai pagarbiai elgiasi, jis daro viską, kad jos pareigos nebūtų apsunkintos. Tačiau jis, nepaisant meilės Anai, jaučia ilgesį ir gniaužia viską, kas gali suteikti reikšmės jo gyvenimui. Jis pradeda tapyti, tačiau, turėdamas pakankamai skonio, žino savo vidutiniškumą ir netrukus nusivilia šiuo užsiėmimu.
Grįžusi į Peterburgą Anna aiškiai jaučia atstūmimą: jie nenori jos priimti, pažįstami vengia jos susitikti. Šviesos įžeidimai taip pat nuodija Vronskio gyvenimą, tačiau, užsiėmusi savo išgyvenimais, Anna nenori to pastebėti. Seryozha gimtadienio proga ji slapta eina pas jį ir, pagaliau pamačiusi sūnų, pajutusi jo meilę sau, supranta, kad negali būti laiminga atsiribodama nuo jo. Neviltyje, susierzindama ji priekaištauja Vronskiui už tai, kad nustojo mylėti; jis turėtų labai stengtis ją nuraminti, po to išvyksta į kaimą.
Pirmasis vedęs gyvenimas Kitty ir Levinui sunkus: jie sunkiai pripranta vienas prie kito, žavesys užleidžia vietą nusivylimui, kivirčai susitaikymui. Šeiminis gyvenimas Levinui atrodo kaip laivas: malonu žiūrėti į slydimą ant vandens, tačiau tai labai sunku valdyti. Staiga Levinas gauna žinią, kad brolis Nikolajus yra miręs provincijos mieste. Jis tuoj eina pas jį; nepaisant jo protestų, Kitty nusprendžia važiuoti su juo. Matydamas brolį, patirdamas jam nepaprastą gailestį, Levinas vis dar negali atsikratyti baimės ir paniekos, sukeliančios jame mirties artumą. Jį pribloškia, kad Kitty visai nebijo mirštančio vyro ir žino, kaip su juo elgtis. Levinas mano, kad tik jo žmonos meilė išgelbėja šias dienas nuo siaubo ir savęs.
Kitty nėštumo metu, apie kurį Levinas sužinojo brolio mirties dieną, šeima ir toliau gyvena Pokrovsky, kur vasarą renkasi artimieji ir draugai. Levinas vertina intymumą, kurį užmezgė su savo žmona, ir jį kankina pavydas, bijodamas prarasti šį intymumą.
Pas seserį apsilankiusi Dolly Oblonskaya nusprendžia aplankyti Aną Kareniną, kuri gyvena su Vronskiu jo dvare, netoli Pokrovskio. Dolly stebisi pokyčiais, kurie įvyko Kareninoje, ji jaučia dabartinio gyvenimo būdo klaidingumą, ypač pastebimą, palyginti su buvusiu gyvumu ir natūralumu. Anna linksmina svečius, bando susitvarkyti su dukra, skaito ir tvarko kaimo ligoninę. Tačiau pagrindinis jos rūpestis buvo pakeisti Vronskį viskuo, ką jis jai paliko. Jų santykiai tampa vis labiau įtempti, Anna pavydi visko, kas jam patinka, net ir Zemstvo veiklos, kuria Vronskis užsiima daugiausia norėdamas neprarasti savo nepriklausomybės. Rudenį jie persikelia į Maskvą, laukdami Karenino sprendimo dėl skyrybų. Tačiau Aleksejus Aleksandrovičius, įžeistas dėl savo geriausių jausmų, atstumtas nuo žmonos ir atsidūręs vienišas, patenka į garsiojo dvasininko, princesės Myagkaya, princesės Myagkaya įtaką, kuris jį įtikina iš religinių sumetimų neskirti nusikalstamai žmonai skyrybų.
Vronskio ir Anos santykiuose nėra nei visiško prieštaravimo, nei susitarimo. Anna kaltina Vronskį dėl visų savo pozicijos sunkumų; beviltiško pavydo sumušimus akimirksniu pakeičia švelnumas; kivirčai retkarčiais prasiskverbia. Anos sapnuose kartojasi tas pats košmaras: kažkoks valstietis pasilenkia, taria beprasmiškus prancūziškus žodžius ir daro su ja ką nors baisaus. Po ypač sunkaus ginčo Vronskis, priešingai nei nori Anna, ketina aplankyti savo motiną. Visiškoje sumaištyje Anna mato savo santykius su juo, tarsi ryškioje šviesoje. Ji supranta, kad jos meilė tampa aistringesnė ir egoistiškesnė, o Vronskis, neprarasdamas meilės sau, vis tiek ją slegia ir stengiasi būti nesąžiningas jos atžvilgiu. Bandanti pasigailėti, ji eina paskui jį į stotį. Ten ji staiga prisimena vyrą, kurį pirmą kartą susitiko traukinys, ir tada ji suprato, ką jai reikia padaryti. Anna skuba po traukiniu; paskutinė jos vizija - niūrus valstietis. Po to „žvakė, kurioje ji skaitė knygą, kupiną nerimo, apgaulės, sielvarto ir blogio, mirgėjo ryškesne šviesa nei bet kada anksčiau, apšvietė viską, kas anksčiau buvo tamsoje, nulaužta, išblukusi ir amžiams užgesta“.
Gyvenimas Vronskiui tampa neapykanta; jį kankina nenaudingas gailėjimasis, kuris yra nereikalingas, bet neištrinamas. Jis savanoriauja kare su turkais Serbijoje; Kareninas pasiima dukrą pas jį.
Gimus Kitty, kuri Levinui tapo giliu dvasiniu sukrėtimu, šeima grįžta į kaimą. Levinas jaučia skausmingą nesutarimą su savimi - nes po brolio mirties ir sūnaus gimimo jis negali pats išspręsti svarbiausių klausimų: gyvenimo prasmės, mirties prasmės. Jis jaučia, kad arti savižudybės, ir bijo vaikščioti su ginklu, kad nenušautų savęs.Tačiau tuo pat metu Levinas pastebi: kai jis neklausia savęs, kodėl jis gyvena, jis pajaučia, kad jo sieloje yra neklystantis teisėjas, o jo gyvenimas tampa tvirtas ir ryžtingas. Galiausiai jis supranta, kad žinios apie jam asmeniškai duotus gero įstatymus, Levinui, Evangelijos apreiškime, negali būti suvokiamos protu ir išreikštos žodžiais. Dabar jis jaučiasi galintis įnešti neabejotiną gėrio prasmę į kiekvieną savo gyvenimo minutę.