У московској кући Облонски, где је „све помешано“ крајем зиме 1873., чека их власникова сестра, Ана Аркадијевна Каренина. Разлог породичног неслагања био је тај што је принца Степана Аркадијевича Облонског његова жена издала издајнички са гувернаном. Тридесетчетворогодишњи Стеве Облонски искрено сажаљева Доллиину супругу, али, као што је истински човјек, не увјерава себе да се покаје због својих дјела. Весели, љубазни и ноншалантни Стеве одавно више није заљубљен у своју жену, мајку петоро живе и двоје мртве деце, и дуго јој није био веран.
Стива је потпуно равнодушна према послу којим се бави, служијући као шеф у једној од московских присутности, и то му омогућава да се никад не занесе, да не прави грешке и савршено извршава своје дужности. Љубазан, сусретљив са људским недостацима, шармантни Стеве користи расположење људи из свог круга, подређених, шефова и уопште свих са којима води свој живот. Дуговања и породичне невоље га узнемирују, али не могу му покварити расположење довољно да га натерају да одбије ручак у добром ресторану. Он вечера са Константином Дмитријевичем Левином, који је дошао из села, вршњаком и пријатељем из младости.
Левин је дошао да понуди понуду осамнаестогодишњој принцези Китти Схцхербатскаиа, снахи Облонског, у коју је била дуго заљубљена. Левин је сигуран да таква девојка, која је изнад свих земаљских ствари, попут Китти, не може да воли њега, обичног власника земље, без посебних поклона, како он верује. Поред тога, Облонски му каже да је, по свему судећи, имао ривала - сјајног представника „златне омладине“ Санкт Петербурга, грофа Алексеја Кирилловича Вронског.
Китти зна за Левинову љубав и осјећа се с њим лако и слободно; са Вронским доживљава несхватљиву неспретност. Али тешко јој је да схвати своја осећања, она не зна коме да даје предност. Китти не сумња да се Вронски уопће не намјерава оженити за њу, а снови о сретној будућности с њим натјерају је да одбије Левина. Упознавши мајку која је дошла из Санкт Петербурга, Вронски на станици види Ану Аркадијевну Каренину. Он одмах примјећује посебну експресивност Аниног цјелокупног изгледа: "Као да је вишак нечега толико преплавио њену биће да је прошлост њене воље била изражена или у одсјају њених очију, или у њеном осмијеху." Састанак је засјењена тужном околношћу: смрт чувара станице под точковима воза, што Анна сматра лошим знаком.
Ана успева да убеди Долли да опрости мужу; У Облонској кући успоставља се крхки мир, а Ана одлази на бал са Облонским и Схцхербатским. На балу, Китти се диви Анниној природности и грациозности, диви се посебном, поетичном унутрашњем свету који је у њеном сваком покрету. Китти пуно очекује од ове лопте: сигурна је да ће јој током мазурке Вронски објаснити. Одједном примети како Вронски разговара са Аном: у њиховим се очима осети неодољива жудња једно за другим, свака реч одлучује о њиховој судбини. Китти одлази у очају. Анна Каренина враћа се кући у Петерсбург; Вронски ју прати.
Кривећи себе за неуспех у одигравању меча, Левин се враћа у село. Пре одласка, среће се са својим старијим братом Николајем, који живи у јефтиним собама, са женом коју је узео из бордела. Левин воли свог брата, упркос неодољивом карактеру, који мучи и себи и другима доста проблема. Тешко болестан, усамљен, пијан, Николај Левин страствен је за комунистичку идеју и организацију неке врсте браварских артела; спашава га од самопоштовања.Сусрет са његовим братом појачава срамоту и незадовољство самим собом који Константин Дмитриевицх осећа након меча. Смири се само у породичном имању Покровски, одлучивши да ради још више и не дозвољава себи луксуз - што, међутим, никада раније у животу није било.
Њен уобичајени живот из Петерсбурга, у који се Анна враћа, изазива њено разочарање. Никада није била заљубљена у свог супруга, који је био много старији од ње, и само га је поштовала. Сада његово друштво постаје болно за њу, примећује и његове најмање пропусте: превелике уши, навику трзања прстију. Љубав према осмогодишњем сину Серјоји ни њу не штеди. Анна покушава да врати свој душевни мир, али не успева - углавном зато што Алексеј Вронски покушава на све начине да добије своје расположење. Вронски је заљубљен у Ану, а његова љубав је ојачана јер веза са дамом великог света чини његов положај још сјајнијим. Упркос чињеници да је цео његов унутрашњи живот испуњен страшћу према Ани, Вронски, споља, води уобичајени, весели и пријатан живот часног часника: са Опером, француским позориштем, лоптицама, тркама коња и другим ужицима. Али њихов однос са Аном превише је различит у очима других од бурног секуларног флертовања; снажна страст изазива општу осуду. Алексеј Александрович Каренин примећује став света према романтичности своје жене са грофом Вронским и изражава своје незадовољство Аном. Као високи функционер, „Алексеј Александрович је живео и радио читав живот у областима службе бавећи се рефлексијама живота. И сваки пут када је наишао на сам живот, удаљавао се од тога. " Сада се осећа у положају човека који стоји изнад понора.
Каренин покушаји да заустави неодољиву жељу супруге за Вронским, Анини покушаји да се обузда нису успешни. Годину дана након првог састанка, она постаје Вронска љубавница - схвативши да су сада заувек повезани, попут криминалаца. Вронски је оптерећен неизвјесношћу односа, увјерава Ану да напусти мужа и повеже свој живот с њим. Али Анна се не може одлучити за раскид са Карењином, па чак ни чињеница да очекује дете од Вронског не даје одлучност.
За време трка, на којима је присутно читаво високо друштво, Вронски пада са свог коња Фроу-Фроу. Не знајући колико је озбиљан пад, Анна тако отворено изражава свој очај да је Каренин приморана да је одмах однесе. Својом супругу најављује своју неверност и одвратност. Ова вест даје Алексеју Александровичу утисак извученог болесног зуба: коначно се ослобађа патње од љубоморе и одлази у Петерсбург, остављајући своју жену у земљи, чекајући његову одлуку. Али, након што прође кроз све могуће могућности за будућност - двобој са Вронским, развод - Каренин одлучи да све остави непромењено, кажњавајући и понижавајући Ану захтевом да посматра лажни изглед породичног живота под претњом одвајања од сина. Након доношења ове одлуке, Алексеј Александрович стиче душевни мир тако да ће се, са својом уобичајеном тврдоглавом амбицијом, препустити размишљањима о пословима службе. Одлука њеног супруга узрокује да Анна експлодира у мржњи према њему. Сматра га бездушном машином, не мислећи да има душу и потребу за љубављу. Анна схвата да је стјерана у корнер јер није у стању да размени свој тренутни положај за положај љубавника који је напустио супруга и сина и заслужује универзални презир.
Стална несигурност везе болна је за Вронског, дубоко у његовом срцу који воли ред и има непоколебљив кодекс понашања. Први пут у животу не зна како се даље понашати, како своју љубав према Ани ускладити са световним правилима. Ако буде повезан са њом, он ће бити приморан да поднесе оставку, а то му такође није лако: Вронски воли региментални живот, поштују га другови; такође је амбициозан.
Живот три особе запетљан је у мрежу лажи. Сажаљење према супругу, наизменично се замени са Аном; она не може да помогне у сусрету с Вронским, како то тражи Алексеј Александрович. Коначно долази до порођаја током којег Анна умало умире. Лежећи у мајчинској грозници, она се извињава Алексеју Александровичу, а у свом кревету осећа сажаљење према својој жени, дирнута саосећања и духовне радости. Вронски, кога Ана несвесно одбацује, доживљава горућу срамоту и понижење. Покушава да пуца у себе, али они га спашавају.
Анна не умире, а кад прође духовно омекшавање, узроковано близином смрти, поново почиње да се оптерећује својим мужем. Ни његова пристојност и великодушност, нити дирљива брига за новорођену девојчицу не ослобађају је иритације; мрзи Каренин чак и због његових врлина. Мјесец дана након опоравка, Анна одлази у иностранство с пензионисаном Вронским и његовом кћерком.
Живећи на селу, Левин се бави имањем, чита, пише књигу о пољопривреди и подузима различите привредне реорганизације које сељаци не одобравају. Село за Левина је „место живота, односно радости, патње, рада“. Момци га поштују, јер преко четрдесет миља иду да га посаветују - и они теже да га преваре у своју корист. Што се тиче Левина, нема намерног односа према народу: он себе сматра делом народа, сви су његови интереси повезани са сељацима. Диви се снази, кроткости, правди сељака и нервиран је њиховом непажњом, дрскошћу, пијанством, лажима. У спору са својим невјенчаним братом Сергејем Ивановичем Кознишевим, Левин тврди да земаљска делатност не користи сељацима, јер се не заснива ни на познавању њихових стварних потреба, ни на личном интересу власника земљишта.
Левин осећа своју фузију са природом; чује чак и раст пролећне траве. Љети се коси с мушкарцима осјећајући радост једноставног рада. Упркос свему, свој живот сматра празним и сања да га промени у радни, чисти и општи живот. У његовој души непрестано се изводе неухватљиве промене и Левин их слуша. У једном тренутку учинило му се да је пронашао мир и заборавио снове о породичној срећи. Али та се илузија распадне у прах када сазна за Киттину озбиљну болест, а онда је види и сама, одлази код сестре у село. Осјећај који је изгледао мртав поново обузима његово срце, а само у љубави види прилику да реши велику мистерију живота.
У Москви, на облонској вечери, Левин упознаје Китти и схвата да га воли. У стању највишег мира, он даје понуду Китти и добија сагласност. Одмах након венчања млади одлазе у село.
Вронски и Ана путују у Италију. Анна се у почетку осећа срећно и пуно радости у животу. Чак ни чињеница да је раздвојена од сина, изгубила је искрено име и нанела мужеву несрећу, не засјењује њену срећу. Вронски с њом љуби поштовање, он чини све да она не буде оптерећена својим положајем. Али он, упркос љубави према Ани, осећа чежњу и држи се свега што може дати значај његовом животу. Почиње да се слика, али има довољно укуса, зна своју осредњост и ускоро се разочара у овом занимању.
По повратку у Петербург, Анна очито осећа своје одбацивање: не желе је прихватити, њени познаници избјегавају да је упознају. Увреде светлости такође трују Вронски живот, али, заокупљена својим искуствима, Ана то не жели да примети. На Серјожин рођендан она потајно одлази код њега и, коначно видевши свог сина, осећајући његову љубав према себи, схвата да не може бити срећна у одвајању од њега. У очају, огорчености, она укорује Вронског да је престао да је воли; требао би уложити велике напоре да је смири, након чега одлазе у село.
Први пут у брачном животу је тежак за Китти и Левина: једва се навикавају једно на друго, шарм уступа место разочарању, свађи и помирењу. Породични живот чини се Левину као чамцу: лепо је гледати како клизи по води, али врло је тешко владати. Одједном Левин прими вест да је брат Николај у смрти у провинцијском граду. Одмах му иде; упркос својим протестима, Китти одлучује да се вози са њим. Угледавши брата, искушавајући мукотрпно сажаљење према њему, Левин се још увек не може ослободити страха и гађења који узрокују близину смрти у њему. Шокиран је што се Китти уопће не боји умирућег човјека и зна како се понашати с њим. Левин осећа да само љубав његове жене спашава ових дана од ужаса и себе.
За време Киттине трудноће, о којој Левин сазнаје на дан смрти свог брата, породица наставља да живи у Покровском, где се лето и пријатељи окупљају. Левин његује духовну интиму коју је успоставио са својом супругом, а мучи га љубомора, плашећи се да изгуби ову блискост.
Долли Облонскаиа, у посети својој сестри, одлучује да посети Ану Карењину, која живи са Вронским у његовом имању, близу Покровског. Долли је задивљена променама које су се догодиле у Каренини, осећа лажност свог тренутног начина живота, посебно приметно у поређењу с њеном бившом живошћу и природношћу. Анна забавља госте, покушавајући да се обрачуна са ћерком, чита и уређује сеоску болницу. Али главна јој је брига била заменити Вронског са свим оним што је оставио за њу. Њихови односи постају све напетији, Ана је љубоморна на све што му је драго, чак и на земаљску активност, којом се Вронски бави углавном како не би изгубио своју независност. На јесен се селе у Москву, чекајући Каренину одлуку о разводу. Али, увређен у својим најбољим осећањима, које је супруга одбацила и нашао се сам, Алексеј Александрович пада под утицај чувене духовнице, принцезе Мјагкаје, која га убеђује из религиозних разлога да се кривична супруга не разведе.
У вези између Вронског и Ане нема ни потпуне препирке, нити слагања. Анна оптужује Вронског за све недаће у њеном положају; бојеви очајне љубоморе одмах се замењују нежношћу; свађе избијају с времена на време. У Аниним сновима понавља се иста ноћна мора: сељак се нагиње над њу, изговара бесмислене француске речи и чини нешто страшно с њом. После посебно тешке свађе, Вронски ће, супротно Аниној жељи, посетити мајку. У потпуној збрци, Анна види своју везу с њим, као да је обасјана јаким светлом. Она схвата да њена љубав постаје страственија и себичнија, а Вронски, не губећи љубав према њој, и даље је оптерећује и покушава да не буде нечасна у односу на њу. Покушавајући да добије његово кајање, она крене за њим на станицу, тамо се одједном сећа човека кога је воз срушио на дан кад су се први пут срели, а онда разуме шта треба да уради. Анна жури под воз; њена последња визија је мрмљање сељака. Након тога, „свијећа у којој је читала књигу пуну тјескобе, обмана, туге и зла, бљеснула је јачим свјетлом него икад прије, освијетлила јој је све што је претходно било у тами, пукло, избледело и угасило заувек“.
Живот за Вронског постаје мржња; мучи га непотребно, али неизбрисиво покајање. Добровољно се борио за рат са Турцима у Србији; Каренин води своју кћерку к себи.
По рођењу Китти, што је за Левина постало дубок духовни шок, породица се враћа у село. Левин је у болној несклади са самим собом - јер након смрти брата и рођења сина, он не може за себе решити најважнија питања: смисао живота, смисао смрти. Осјећа да је близу самоубиства и боји се ходати пиштољем како не би пуцао у себе.Али у исто време Левин напомиње: када се не пита зашто живи, осети присуство непогрешивог судије у његовој души, а његов живот постаје чврст и одлучан. Најзад, схвата да се познавање закона добра које му је лично дано, Левин, у еванђеоском Откривењу, не може схватити разумом и изразити речима. Сада се осећа способним да унесе несумњиви смисао добра у сваки минут свог живота.