Все смешалось в доме Облонских. Степан Аркадьевич (Стива) уличен своей женой в измене. Его сестра Анна Каренина едет в Москву для того, чтобы помирить супругов. В поезде она знакомится с матерью Алексея — графиней Вронской. Константин Левин, друг Облонского, приехал для того, чтобы сделать предложение княжне Кити Щербацкой. Облонский сообщает ему, что у него появился соперник — граф Вронский.

На московском вокзале Алексей встречает свою мать, а Стива — Анну. Первая встреча Карениной и Вронского. Под колесами поезда погибает вокзальный сторож — дурной знак. Анна мирит брата с его женой. Бал. Вронский весь вечер танцует с Анной. Кити в отчаянии покидает бал, заболевает. Алексей признается Анне в любви. Она возвращается домой к мужу и сыну. На приеме у княгини Бетси Тверской Вронский и Каренина встречаются снова. Роман Вронского и Карениной разгорается — Анна беременна и признается во всем мужу.

В Москве, на обеде у Облонских, Каренин встречается с Долли, и та умоляет его простить Анну. Там же Левин встречается с Кити и понимает, что она любит его. Каренина рожает девочку, но сама находится при смерти. Она бредит и зовет мужа, называет его святым, просит прощения. Каренин прощает Анну и просит Алексея покинуть их дом. Вронский в отчаянии пытается покончить жизнь самоубийством, но только ранит себя.

Каренина оставляет мужа, сына и уезжает с Вронским в Италию. Кити и Левин венчаются. Тоска по сыну заставляет Анну вернуться в Россию. Вопреки уговорам Алексея, Анна отправляется в оперу, где сталкивается с осуждением общества и оказывается в центре скандала. В отчаянии покидает театр. Между Анной и Вронским вспыхивает ссора. Его мать сватает ему княжну Сорокину. Левины переезжают в Москву. Кити беременна.

Каренина мучается от ревности, от разлуки с сыном, от изоляции общества, все больше погружаясь в болезненные и бессвязные мысли о погибшей любви. Вспомнив, как в день знакомства с Вронским у них на глазах поезд раздавил человека, Анна едет на вокзал…