W moskiewskim domu Oblońskiego, w którym „wszystko zostało pomieszane” pod koniec zimy 1873 r., Czeka na nich siostra właściciela, Anna Arkadyevna Karenina. Powodem niezgody rodzinnej było to, że książę Stepan Arkadievich Oblonsky został skazany przez swoją żonę zdrady guwernantki. Trzydziestoczteroletni Steve Oblonsky szczerze lituje się nad żoną Dolly, ale będąc prawdomównym człowiekiem, nie upewnia się, że żałuje za swoje czyny. Wesoły, miły i nonszalancki Steve od dawna zakochał się w swojej żonie, matce pięciorga żyjących i dwojga martwych dzieci, i od dawna jest jej niewierny.
Stiva jest całkowicie obojętny na interesy, w które się angażuje, będąc szefem jednej z moskiewskich obecności, co pozwala mu nigdy nie dać się ponieść emocjom, nie popełniać błędów i doskonale wypełniać swoich obowiązków. Uroczy Steve, przyjazny, protekcjonalny wobec ludzkich niedociągnięć, wykorzystuje usposobienie ludzi z jego kręgu, podwładnych, szefów i ogólnie wszystkich, z którymi zabiera swoje życie. Denerwują go długi i kłopoty rodzinne, ale nie mogą zepsuć mu nastroju, by odmówić lunchu w dobrej restauracji. Zjada lunch z Konstantinem Dmitrijewiczem Levinem, który przybył ze wsi, jego rówieśnikiem i przyjacielem swojej młodości.
Levin przyszedł złożyć ofertę osiemnastoletniej księżniczce Kitty Shcherbatskiej, szwagierce Oblońskiego, w której była zakochana przez długi czas. Levin jest pewien, że taka dziewczyna, która jest ponad wszystko, co ziemskie, jak Kitty, nie może go kochać, zwykłego właściciela ziemi, bez specjalnych darów, jak wierzy. Ponadto Oblonsky mówi mu, że najwyraźniej miał rywala - genialnego przedstawiciela „złotej młodzieży” w Petersburgu, hrabiego Aleksieja Kiriłowicza Wrońskiego.
Kitty wie o miłości Levina i czuje się z nim łatwa i wolna; z Wrońskim przeżywa niezrozumiałą niezręczność. Ale trudno jej zrozumieć własne uczucia, nie wie, komu dać pierwszeństwo. Kitty nie podejrzewa, że Wronski wcale nie zamierza się z nią ożenić, a marzenia o szczęśliwej przyszłości z nim sprawiają, że odmawia Levinowi. Wronski, spotykając się z matką, która przyjechała z Petersburga, widzi na stacji Annę Arkadyevnę Kareninę. Natychmiast zauważa szczególną ekspresję całego wyglądu Anny: „Jakby nadmiar czegoś tak przytłoczył jej przeszłość, że jej przeszłość wyrażona była albo w blasku jej oczu, albo w jej uśmiechu”. Spotkanie przyćmiewa smutna okoliczność: śmierć stróża stacji pod kołami pociągu, co Anna uważa za zły omen.
Anna udaje się przekonać Dolly do wybaczenia mężowi; W domu Oblońskiego panuje kruchy spokój, a Anna idzie na bal z Oblońskim i Szczerbackim. Na balu Kitty podziwia naturalność i wdzięk Anny, podziwia szczególny, poetycki świat wewnętrzny, który jest w jej każdym ruchu. Kitty wiele oczekuje od tej piłki: jest pewna, że podczas Mazurka Wronskiego wyjaśni jej. Nagle zauważa, jak Vronsky rozmawia z Anną: w każdym z nich odczuwa się nieodparte pragnienie, każde słowo decyduje o ich losie. Kitty odchodzi w rozpaczy. Anna Karenina wraca do domu do Petersburga; Wronski idzie za nią.
Obwiniając się za niepowodzenie w dobieraniu przeciwników, Levin wraca do wioski. Przed wyjazdem spotyka się ze swoim starszym bratem Nikołajem, który mieszka w tanich pokojach z kobietą, którą wziął z burdelu. Levin kocha swojego brata, pomimo jego nieodpowiedzialnego charakteru, co powoduje wiele problemów zarówno dla niego, jak i dla innych. Ciężko chory, samotny, pijący Nikolai Levin jest pasjonatem komunistycznej idei i organizacji pewnego rodzaju ślusarza; ratuje go przed pogardą dla samego siebie.Spotkanie z bratem zaostrza wstyd i niezadowolenie z siebie, jakie odczuwa Konstantin Dmitriewicz po swataniu. Uspokaja się tylko w swojej rodzinnej posiadłości Pokrovsky, decydując się na jeszcze cięższą pracę i nie pozwalając sobie na luksus - czego jednak nigdy wcześniej nie było w życiu.
Jej zwykłe życie w Petersburgu, do którego wraca Anna, powoduje jej rozczarowanie. Nigdy nie była zakochana w mężu, który był od niej dużo starszy i tylko go szanował. Teraz jego społeczeństwo staje się dla niej bolesne, dostrzega jego najmniejsze wady: zbyt duże uszy, nawyk strzelania palcami. Miłość do ośmioletniego syna Seryozha też jej nie ratuje. Anna próbuje odzyskać spokój ducha, ale jej się to nie udaje - głównie dlatego, że Aleksiej Wronski stara się pod każdym względem uzyskać usposobienie. Wroński jest zakochany w Annie, a jego miłość jest wzmocniona, ponieważ romans z damą wielkiego światła czyni jego pozycję jeszcze bardziej błyskotliwą. Pomimo tego, że całe jego wewnętrzne życie jest pełne pasji dla Anny, na zewnątrz Wronski prowadzi zwykłe, radosne i przyjemne życie oficera straży: z Operą, francuskim teatrem, piłkami, wyścigami konnymi i innymi przyjemnościami. Ale ich relacje z Anną są zbyt odmienne w oczach innych niż uciążliwe świeckie flirtowanie; silna pasja powoduje ogólne potępienie. Aleksiej Aleksandrowicz Karenin zauważa stosunek świata do romansu swojej żony z hrabią Wronskim i wyraża niezadowolenie z Anny. Jako wysoki rangą urzędnik „Aleksiej Aleksandrowicz żył i pracował przez całe życie w obszarach służby zajmujących się odbiciami życia. I za każdym razem, gdy spotykał życie, oddalał się od niego ”. Teraz czuje się w pozycji mężczyzny stojącego nad otchłanią.
Próby Karenina powstrzymania nieodpartego pragnienia jego żony wobec Wrońskiego, próby powstrzymania się Anny nie powiodły się. Rok po pierwszym spotkaniu zostaje kochanką Wrońskiego - zdając sobie sprawę, że teraz są ze sobą na zawsze, jak przestępcy. Wroński obarczony jest niepewnością relacji, przekonuje Annę do opuszczenia męża i połączenia z nim życia. Ale Anna nie może zdecydować się na zerwanie z Karenin, a nawet to, że spodziewa się dziecka z Wronskiego, nie daje jej determinacji.
Podczas wyścigów, w których obecne jest całe wysokie społeczeństwo, Wronski spada z konia Frou-Frou. Nie wiedząc, jak poważny jest upadek, Anna tak otwarcie wyraża swoją rozpacz, że Karenin jest zmuszona natychmiast ją zabrać. Obwieszcza mężowi swoją niewierność, jej wstręt. Ta wiadomość sprawia, że Aleksiej Aleksandrowicz ma wrażenie wyciągniętego chorego zęba: w końcu pozbywa się cierpienia zazdrości i wyjeżdża do Petersburga, zostawiając żonę w kraju, czekając na swoją decyzję. Ale po przejściu wszystkich możliwych opcji na przyszłość - pojedynku z Wronskim, rozwodzie - Karenin postanawia pozostawić wszystko bez zmian, karając i upokarzając Annę z wymogiem obserwowania fałszywego życia rodzinnego pod groźbą separacji od syna. Podjąwszy tę decyzję, Aleksiej Aleksandrowicz nabiera dość spokoju, by z upartymi ambicjami poddać się myślom o sprawach służby. Decyzja męża powoduje, że Anna wybuchnie z nienawiści do niego. Uważa go za bezduszną maszynę, nie myśląc, że ma duszę i potrzebę miłości. Anna rozumie, że jest osaczona, ponieważ nie jest w stanie zamienić swojej obecnej pozycji na pozycję kochanka, który porzucił męża i syna i zasługuje na powszechną pogardę.
Ciągła niepewność relacji jest bolesna dla Wrońskiego, głęboko w sercu, który kocha porządek i ma niezachwiany kodeks postępowania. Po raz pierwszy w życiu nie wie, jak dalej się zachowywać, jak dostosować swoją miłość do Anny do światowych zasad. Jeśli będzie z nią związany, będzie zmuszony do rezygnacji, a to też nie jest dla niego łatwe: Wronski kocha pułkowe życie, jest szanowany przez jego towarzyszy; jest także ambitny.
Życie trzech osób jest uwikłane w sieć kłamstw. Żal jej męża przeplata się z obrzydzeniem u Anny; nie może nie sprostać Wronskiemu, jak domaga się Aleksiej Aleksandrowicz. W końcu następuje poród, podczas którego Anna prawie umiera. Leżąc w gorączce przeprasza Aleksieja Aleksandrowicza, a przy jej łóżku lituje się nad żoną, czułym współczuciem i duchową radością. Wroński, którego Anna nieświadomie odrzuca, przeżywa palący wstyd i upokorzenie. Próbuje się zastrzelić, ale ratują go.
Anna nie umiera, a kiedy przemija duchowe, spowodowane bliskością śmierci, znów zaczyna być obciążana przez męża. Ani jego przyzwoitość i hojność, ani wzruszająca troska o nowonarodzoną dziewczynę nie zwalniają jej z irytacji; nienawidzi Karenina nawet ze względu na jego zalety. Miesiąc po wyzdrowieniu Anna wyjeżdża za granicę z emerytowanym Wronskim i jego córką.
Mieszkając w wiosce, Levin zajmuje się majątkiem, czyta, pisze książkę o rolnictwie i podejmuje różne reorganizacje gospodarcze, które nie są zatwierdzone przez chłopów. Wioska Levin to „miejsce życia, to znaczy radości, cierpienia, pracy”. Mężczyźni szanują go, przez ponad czterdzieści mil udają się z nim na konsultację - i starają się go oszukać dla własnej korzyści. W odniesieniu do Levina nie ma świadomego stosunku do ludu: uważa się za część ludu, wszystkie jego interesy związane są z chłopami. Podziwia siłę, łagodność, sprawiedliwość chłopów i denerwuje ich niedbalstwo, niechlujstwo, pijaństwo, kłamstwa. W sporze ze swoim niezamężnym bratem Siergiejem Iwanowiczem Koznishevem Levin argumentuje, że działalność zemstvo nie przynosi korzyści chłopom, ponieważ nie opiera się ani na znajomości ich prawdziwych potrzeb, ani na osobistym interesie właścicieli ziemskich.
Levin czuje swoje połączenie z naturą; słyszy nawet wzrost trawy wiosennej. W lecie kosi się z mężczyznami, odczuwając radość z prostego porodu. Mimo to uważa, że jego życie jest bezczynne i marzy o tym, by zmienić je w pracujące, czyste i ogólne życie. W jego duszy nieustannie wprowadzane są nieuchwytne zmiany, a Levin ich słucha. Kiedyś wydawało mu się, że znalazł spokój i zapomniał o swoich marzeniach o rodzinnym szczęściu. Ale złudzenie to rozpada się, gdy dowiaduje się o poważnej chorobie Kitty, a potem widzi ją samą, idącą do siostry w wiosce. Uczucie, które znów wydawało się martwe, zawładnęło jego sercem i tylko w miłości widzi okazję do rozwiązania wielkiej tajemnicy życia.
W Moskwie na obiedzie Oblonsky'ego Levin spotyka Kitty i zdaje sobie sprawę, że go kocha. W stanie najwyższej duchowej poprawy składa Kitty ofertę i otrzymuje zgodę. Zaraz po ślubie młodzi wyjeżdżają do wioski.
Wronski i Anna podróżują do Włoch. Początkowo Anna czuje się szczęśliwa i pełna radości w życiu. Nawet fakt, że jest oddzielona od syna, straciła swoje uczciwe imię i spowodowała nieszczęście męża, nie przesłania jej szczęścia. Wronski jest z nią pełen szacunku, robi wszystko, aby jej pozycja nie była obciążona. Ale on, pomimo swojej miłości do Anny, odczuwa tęsknotę i chwyta wszystko, co może nadać sens jego życiu. Zaczyna malować, ale mając dość smaku, zna swoją przeciętność i wkrótce rozczarowuje się tym zajęciem.
Po powrocie do Petersburga Anna wyraźnie odczuwa jej odrzucenie: nie chcą jej zaakceptować, jej znajomi unikają jej spotkania. Obelgi światła zatruwają także życie Wrońskiego, ale zajęta swoimi doświadczeniami Anna nie chce tego zauważyć. W urodziny Seryozha potajemnie idzie do niego i wreszcie widząc syna, czując jego miłość do siebie, zdaje sobie sprawę, że nie może być szczęśliwa w oderwaniu od niego. W rozpaczy, z irytacją, wyrzuca Wrońskiemu, że przestał ją kochać; powinien dołożyć wszelkich starań, aby ją uspokoić, po czym wyruszają do wioski.
Kitty i Levin po raz pierwszy w życiu małżeńskim są trudne: prawie się nie przyzwyczajają, urok ustępuje miejsca rozczarowaniu, kłótni pojednaniu. Życie rodzinne wydaje się Levinowi jak łódka: fajnie jest patrzeć na szybowanie po wodzie, ale bardzo trudno rządzić. Nagle Levin otrzymuje wiadomość, że brat Nikołaj zmarł w prowincjonalnym mieście. On natychmiast idzie do niego; pomimo protestów Kitty postanawia jeździć z nim. Widząc swojego brata, przeżywającego go straszną litość, Levin wciąż nie może pozbyć się strachu i pogardy, które powodują bliskość śmierci. Jest zszokowany, że Kitty wcale się nie boi umierającego człowieka i wie, jak się z nim zachowywać. Levin uważa, że tylko miłość jego żony ratuje te dni przed przerażeniem i nim samym.
Podczas ciąży Kitty, o której Levin dowiaduje się w dniu śmierci brata, rodzina nadal mieszka w Pokrovsky, gdzie latem zbierają się krewni i przyjaciele. Levin ceni duchową intymność, którą ustanowił z żoną, i dręczy go zazdrość, obawiając się utraty tej intymności.
Dolly Oblonskaya, odwiedzając swoją siostrę, postanawia odwiedzić Annę Kareninę, która mieszka z Wrońskim w swojej posiadłości, niedaleko Pokrowskiego. Dolly jest zdumiona zmianami, które zaszły w Kareninie, czuje fałsz swojego obecnego stylu życia, szczególnie zauważalny w porównaniu z jej dawną żywotnością i naturalnością. Anna bawi gości, próbując poradzić sobie z córką, czytając i organizując wiejski szpital. Ale jej głównym zmartwieniem było zastąpienie Wrońskiego wszystkim, co dla niej zostawił. Ich związek staje się coraz bardziej napięty, Anna jest zazdrosna o wszystko, co lubi, nawet o działalność Zemstvo, w którą Vronsky angażuje się głównie po to, aby nie stracić swojej niezależności. Jesienią przeprowadzają się do Moskwy, czekając na decyzję Karenina o rozwodzie. Ale znieważony swoimi najlepszymi uczuciami, odrzucony przez żonę i samotny, Aleksiej Aleksandrowicz znajduje się pod wpływem słynnego spirytystki, księżniczki księżniczki Myagkii, która przekonuje go ze względów religijnych, by nie dawał rozwódowi przestępczej żony.
W relacji Vronsky'ego i Anny nie ma ani pełnego sporu, ani porozumienia. Anna oskarża Wrońskiego o wszelkie trudności związane z jej stanowiskiem; napady desperackiej zazdrości natychmiast zastępuje czułość; od czasu do czasu wybuchają kłótnie. W snach Anny powtarza się ten sam koszmar: jakiś chłop pochyla się nad nią, wymawia bezsensowne francuskie słowa i robi z nią coś strasznego. Po szczególnie trudnej kłótni Wronski, wbrew pragnieniu Anny, zamierza odwiedzić matkę. W całkowitym zamieszaniu Anna widzi swój związek z nim, jak w jasnym świetle. Rozumie, że jej miłość staje się coraz bardziej namiętna i samolubna, a Wroński, nie tracąc miłości do niej, wciąż jest przez nią obciążony i stara się nie być wobec niej hańbą. Próbując osiągnąć wyrzuty sumienia, idzie za nim na stację, gdzie nagle przypomina sobie mężczyznę zmiażdżonego pociągiem w dniu, w którym się poznali, a potem rozumie, co musi zrobić. Anna wpada pod pociąg; jej ostatnia wizja to mamroczący wieśniak. Potem „świeca, w której czytała książkę pełną obaw, oszustw, żalu i zła, błysnęła jaśniejszym światłem niż kiedykolwiek wcześniej, oświetliła jej wszystko, co wcześniej było w ciemności, pękło, wyblakło i zgasło na zawsze”.
Życie staje się dla Wrońskiego nienawiścią; dręczą go bezużyteczne wyrzuty sumienia, co jest niepotrzebne, ale nieusuwalne. Zgłasza się na wojnę z Turkami w Serbii; Karenin zabiera do niego swoją córkę.
Po narodzinach Kitty, która stała się głębokim duchowym szokiem dla Levina, rodzina wraca do wioski. Levin jest w bolesnej sprzeczce ze sobą - ponieważ po śmierci brata i narodzinach syna nie jest w stanie rozwiązać najważniejszych pytań: sensu życia, sensu śmierci. Czuje, że jest bliski samobójstwa i boi się chodzić z bronią, aby się nie zastrzelić.Ale jednocześnie Levin zauważa: kiedy nie zadaje sobie pytania, dlaczego żyje, wyczuwa obecność nieomylnego sędziego w swojej duszy, a jego życie staje się stanowcze i zdecydowane. Wreszcie zdaje sobie sprawę, że znajomości praw dobra, przekazanych mu osobiście, Levinowi w Objawieniu Ewangelii, nie można zrozumieć rozumem i wyrazić słowami. Teraz czuje się w stanie wprowadzić niewątpliwy sens dobra w każdą minutę swojego życia.