Действащи лица:
Ана Каренина - сестра на Облонский, съпруга на Каренин, любовница на граф Алексей Вронски
Граф Алексей Вронски - любовник на Ана, кавалерийски офицер
Граф Алексей Каренин - висш държавен служител, съпруг на Ана
Княгиня Екатерина Шчербацкая - Кити, по-малката сестра на Доли
Княз Степан Облонски - Стива, държавен служител, брат на Ана, съпруг на Доли
Графиня Лидия Ивановна - лидер на кръг от висшето общество, в който е и Каренин. Отбягва Бетси и нейния кръг.
Княгиня Елисавета Тверская - Бетси, богата приятелка на Ана, която не спазва моралните норми и е братовчедка на Вронски.
Княгиня Дария Облонская - Доли, съпруга на Стива
Константин Левин - ухажор на Кити, стар приятел на Стива, земевладелец
Графиня Вронская - майката на Вронски
Принцеса Сорокина - избранница на графиня
Вронска за годеница на Алексей Вронски
Генерал Серпуховской - приятел на Алексей Вронски
Капитан Яшвин
Граф Александър Вронски - брат на Алексей Вронски
Сергей Каренин - Серьожа, 8 годишен син на Ана и Каренин
Мария Яфимова - гувернантка
Доктор, Свещеник, Фотограф, Прислужници, Дух
Всички щастливи семейства си приличат, всяко нещастно семейство е нещастно по своему.
Първо действие
В дома на Облонски всичко се е объркало. Доли тъкмо е узнала, че мъжът ѝ Стива, човек, отдаден на удоволствията и с влюбчив характер, лекомислено ѝ е изневерил с френската гувернантка и въпреки че имат пет деца, тя повече не желае да живее с него под един покрив. Стива пише писмо на сестра си Ана Каренина, в което я моли да им дойде на гости и да се опита да вразуми решителната и наранена Доли, която по никакъв начин не успява да превъзмогне авантюрата на съпруга си.
По същото време в Москва пристига младият Левин, приятел на Стива, достоен, обикновен, срамежлив и работлив земевладелец, влюбен в селския живот и в по-малката сестра на Доли, осемнадесетгодишната Кити. Той възнамерява да поиска ръката на Кити, с която се познават от деца и когато се срещат на пързалката, където се е стекла цяла Москва, по своя неумел начин ѝ признава любовта си. Въпреки че към него изпитва топли, но единствено братски чувства, Кити не го отблъсква напълно, а му оставя поне малко безумна надежда. Кани го на прием с приятели в дома на своите родителите, където той разбира, че любовта му не е взаимна.
След нещастната среща с Вронски в къщата на Шчербатски надеждите на Левин се изпаряват, тъй като ясно съзира, че Кити е лудо и безнадеждно очарована от бляскавия офицер. Нещастен, още на следващия ден заминава за имението си.
Впечатляващият Вронски, който е образован, богат и умен, представител на златната младеж на санктпетербургската аристокрация, е любим гост в домовете на дворяните, също и при князете Шчербатски. Макар и известен с успехите си сред жените, с които обича да се забавлява без ангажименти, той е един от най-желаните ергени.
Вронски, разпознал отлично увлечението на Кити по него, известно време подхранва нейните надежди до момента, в който в живота му се появява Ана. На гарата в Москва, при посрещането на своята майка, графиня Вронска, той за първи път се среща с Ана Каренина. Двете жени са пътували заедно от Санкт Петербург и са се сприятелили, разговаряйки за синовете си. Ана е типична светска дама, красива, очарователна и умна, умееща да привлича вниманието във всяко едно общество. Женена е за граф Каренин, който е с двадесет години по-възрастен от нея, изключително строг човек и висок държавен чиновник. Двамата винаги са живеели в коректни отношения, без любов и страст, а единственото щастие в нейния живот е синът й Серьожа. Анна пристига в Москва по покана на брат си Стива, за да успокои жена му Доли, която трудно понася изневярата на своя съпруг. По спокоен и дипломатичен начин Ана успява да благоразположи Доли, да изглади отношенията в семейството на Облонски и да помири съпрузите.
По време на престоя ѝ в Москва текат приготовления за голям бал, на който са поканени всички по-видни представители на обществото. Кити, която се радва на предстоящата среща с Вронски, кани на бала и Ана, тъй като е очарована и почти влюбена в нея още от пръв поглед. Втората среща между Ана и Вронски се оказва съдбоносна – Ана бързо разпознава влюбеността на младия граф и разбира, че и самата тя не е равнодушна към него. Съдбоносна е също и за Кити, която дълбоко разочарована осъзнава, че не може да очаква от Вронски да отвърне на чувствата ѝ и че може би съвсем лекомислено е изпуснала щастието с човека, който я уважава и обича искрено и нежно.
Голямото любовно разочарование разклаща здравето на Кити. Ана, която досега в живота си винаги е била спокойна, уравновесена и постоянна, осъзнава, че между нея и младия офицер се заражда магнетично привличане и бързо напуска бала, а още на следващия ден и Москва.
Влюбен за пръв път истински, Вронски я последва, като се качва в същия влак и ѝ разкрива намеренията си. Разбудената в нея страст, която Ана е смятала за отдавна угаснала от рационалния брак, я тласка в непозволени отношения. В Санкт Петербург тя все по-често започва да се вижда с Вронски. Срещат се у Бетси, роднина на Вронски, която все по-често ги приема в дома си въпреки негодуванието на своя съпруг. Тя остава и единствената приятелка на Ана, когато всички ѝ обръщат гръб. Ана забравя за общественото си положение и семейните задължения. Каренин я моли поне да крие връзката си и формално да запази брака им, тъй като се страхува от скандал, който би могъл развали репутацията му в обществото.
Когато разбира, че е бременна, Ана се опитва да съобщи новината на Вронски преди участието му в конните състезания, които за малко не му костват живота. От страх за него Ана реагира бурно, с което публично напълно разкрива своите чувства. На връщане Ана признава на мъжа си колко е голяма любовта ѝ и се опитва да я оправдае, но той настоява тя окончателно да се раздели с Вронски и да се опитат да възстановят семейните си отношения.
След раждането, разкъсвана от морални дилеми и душевно разстроена, Ана моли съпруга си за прошка. Каренин се съгласява с всичко и признава новороденото момиченце за своя дъщеря. В отчаянието си Вронски прави опит да се самоубие. След като се възстановява след боледуване, Ана забравя за дадените обещания и се връща при своя любим. Вронски изоставя военната служба, а Ана – сина и мъжа си. Двамата напускат Русия заедно с дъщеря си. Каренин забранява на Ана да се среща със сина си Серьожа.
Второ действие
След лечение в немските минерални бани Кити напълно се е възстановила от любовната болка и вече по-спокойна и улегнала, тя осъзнава, че Левин е пълната противоположност на човека, в когото е била лудо влюбена. С постоянството на своята любов Левин успява да спечели сърцето ѝ и този път тя с радост се съгласява да се омъжи за него. Двамата се венчават в селското имение, където остават да живеят според златното правило на Толстой – познали щастието на непретенциозните души. С радост очакват раждането на сина си.
Заминаването на Ана и Вронски за Италия само за кратко им донася щастие, тъй като нейните угризения и копнеж по сина ѝ нарастват с всеки изминал ден, а Вронски не може да прежали напускането на военната служба. Връщат се в Санкт Петербург, като се опитват да заживеят нормално и отново да влязат в познатите кръгове на обществото. Срещат обаче единствено осъждане, тъй като висшето общество отхвърля Ана, която в техните очи е пропаднала жена.
От този момент отношенията им се пропукват и те започват взаимно да се обвиняват за пропуснатите възможности. Ана иска да се разведе с Каренин, но той отказва по религиозни съображения, убеден от графиня Лидия Ивановна, която е най-довереното му лице и единствената, която има влияние върху него. Бавно, но сигурно Ана започва да губи почва под краката си и все по-трудно понася раздялата със Серьожа, който е научил от баща си, че майка му е починала. Тайно отива да види сина си, но срещата им само още повече увеличава отчаянието ѝ. Ана става все по-раздразнителна и неприятна за съжителстване, наказвайки несъзнателно Вронски.
Кръговете на обществото не приемат Ана, която при всяка своя поява в обществото бива подлагана на унижение и колективно осъждане, докато в същото време Вронски продължава да е добре приет гост навсякъде. За кратко двамата се оттеглят в селско имение, където оставени един на друг още повече влошават взаимоотношенията си и животът им става все по-мрачен. Връщат се обратно в града. Вронски е сприхав заради пожертваната кариера и отчаян от факта, че детето му носи фамилията на Каренин. Отново настоява Ана да се разведе, но и този път Каренин не се съгласява. Ревност разяжда Ана, защото Вронски все по-често посещава светски събития, а нощем тя напразно чака завръщането му, успокоявайки се с морфин. Преминава през различни разочарования и стига до точката, в която повече не може да понася своя живот, който ѝ изглежда като омагьосан кръг. В пълно душевно разстройство и неспособна да види изход от положението, тя се хвърля под влака, за да се избави от всички и от самата себе си.
След трагедията Вронски, който също не може да се справи със ситуацията, заминава на война.