聂赫留道夫公爵是莫斯科地方法院的陪审员。一次他参加审理两个旅店侍役假手一个妓女谋财害命的案件。不料，从妓女玛丝洛娃具有特色的眼神中认出原来她是他青年时代热恋过的卡秋莎。于是十年前的往象一幕幕展现在聂赫留道夫眼前：当时他还是一个大学生，暑期住在姑妈的庄园里写论文。他善良，热情，充满理想，热衷于西方进步思想，并爱上了姑妈家的养女兼婢女卡秋莎。他们一起玩耍谈天，感情纯洁无暇。三年后，聂赫留道夫大学毕业，进了近卫军团，路过姑妈庄园，再次见到了卡秋莎。在复活节的庄严气氛中，他看着身穿雪白连衣裙的卡秋莎的苗条身材，她那泛起红晕的脸蛋和那双略带斜眼的乌黑发亮的眼睛，再次体验了纯洁的爱情之乐。但是，这以后，世俗观念和情欲占了上风，在临行前他占有了卡秋莎，并抛弃了她。后来听说她堕落了，也就彻底把她忘却。现在，他意识到自己的罪过，良心受到谴责，但又怕被玛丝洛娃认出当场出丑，内心非常紧张，思绪纷乱。其他法官、陪审员也都心不在焉，空发议论，结果错判玛丝洛娃流放西伯利亚服苦役四年。等聂赫留道夫搞清楚他们失职造成的后果，看到玛丝洛娃被宣判后失声痛哭、大呼冤枉的惨状，他决心找庭长、律师设法补救。名律师告诉他应该上诉。
聂赫留道夫怀着复杂激动的心情按约去米西（被认为是他的未婚妻）家赴宴。本来这里的豪华气派和高雅氛围常常使他感到安逸舒适。但今天他仿佛看透了每个人的本质，觉得样样可厌：柯尔查庚将军粗鲁得意；米西急于嫁人；公爵夫人装腔作势。他借故提前辞别。
回到家中他开始反省，进行“灵魂净化”，发现他自己和周围的人都是“又可耻，又可憎”。母亲生前的行为；他和贵族长妻子的暖昧关系；他反对土地私有，却又继承母亲的田庄以供挥霍；这一切都是在对卡秋莎犯下罪行以后发生的。他决定改变全部生活，第二天就向管家宣布：收拾好东西，辞退仆役，搬出这座大房子。
聂赫留道夫到监狱探望玛丝洛娃，向她问起他们的孩子，她开始很惊奇，但又不愿触动创伤，只简单对答几句要著作有《逻辑原理》、《现象和实在》、《真理和实在论文，把他当作可利用的男人，向他要十卢布烟酒钱以麻醉自己，第二次聂赫留道夫又去探监并表示要赎罪，甚至要和她结婚。这时卡秋莎发出了悲愤的指责：“你今世利用我作乐，来世还想利用我来拯救你自己！”后来聂赫留道夫帮助她的难友，改善她的处境，她也戒烟戒酒，努力学好。
聂赫留道夫分散土地，奔走于彼得堡上层，结果上诉仍被驳回，他只好向皇帝请愿，立即回莫斯科准备随卡秋莎去西伯利亚。途中卡秋莎深受政治犯高尚情操的感染，原谅了聂赫留道夫，为了他的幸福，同意与尊重她体贴她的西蒙松结合。聂赫留道夫也从《圣经》中得到“人类应该相亲相爱，不可仇视”的启示。