Osou románu je tragický osud Anny Kareninovej, manželky suchého cárskeho byrokrata. Anna v ňom nenachádza ani kúsok citu, lebo jej muž Karenin si myslí, že jej stačí materiálne zabezpečenie a dobré spoločenské postavenie, čo ju však dostatočne nenapĺňa. Jedinou oporou je jej syn. Anna odchádza do Moskvy, ku svojmu bratovi Oblonskému, ktorý podvádza svoju ženu Dolly. Tu sa zoznámi na plese s Vronským, do ktorého sa zaľúbila Dollyna sestra Kitty. Kitty požiadal o ruku Levin, ktorého má síce rada, ale rozhodla sa pre Vronského. Na onom plese sa však Vronský s Annou do seba zahľadia. To zlomí Kitty, ktorá odchádza do cudziny do kúpeľov. Vronský s Annou sa začnú tajne stretávať, za čo ich ale odsudzuje spoločnosť. Anna zistí, že je tehotná a žiada svojho muža, aby sa s ňou rozviedol a mohla žiť s Vronským. Karenin zvážil všetky možnosti a došiel k záveru, že preňho bude najvýhodnejšie, keď Anna zostane žiť s ním. Anna medzitým porodí, ale ťažko ochorie a od smrti ju delí len malý kúsoček. Po vyzdravení opúšťa svojho syna a odchádza s Vronským a s ich dcérkou Annie do Talianska. Medzitým sa Kitty vráti zo zahraničia a pri Oblonskovcoch sa stretne s Levinom, ktorý k nej ešte stále prechováva vrúcny cit. Porozumejú si a zanedlho sa zoberú. Odchádzajú žiť na dedinu. Anna s Vronským sa vracia do Petrohradu kde prežije dva mučivé týždne. Spoločnosť ju a jej konanie odvrhuje. V Anne rastie túžba po synovi, napíše mužovi, ktorý ju však odmietne a tak sa sama vyberie do ich domu na Grišove narodeniny. Ten sa jej návšteve veľmi poteší. Jeho mama však musí odísť. S Vronským sa presťahujú na dedinu. Pri Levinovi a Kitty býva aj Dolly so svojimi deťmi, lebo sú zadĺžení. Annu navštívi Dolly. Anna vyzerá byť dokonale šťastná, žije prepychovým životom, má všetko na čo si spomenie, až na syna. Kitty otehotnie, a tak sú Levinovci nútení presťahovať sa kvôli pôrodudo Moskvy. Do Moskvy sa presťahuje aj Anna s Vronským, kde spoločne čakajú na Kareninov súhlas na rozvod, aby sa mohli zosobášiť. Život v Moskve je však pre Annu obrovským utrpením, najmä keď Vronský potrebuje kontakt so spoločnosťou a teda nie je často doma. Naopak Anna je nútená zostávať doma, lebo spoločnosť ju už dávno odvrhla. Sužuje ju túžba po synovi a začne si nahovárať, že ju už Vronský nemiluje. Nedokáže už žiť s týmito neustálymi rozpormi a tak svoj život končí pod kolesami vlaku. Levinovi sa narodí dieťa a znovu začnú bývať na vidieku. Uvažuje o svojom zmysle života a zároveň stráca vieru v Boha.