地主フョードル·カラマーゾフの息子たち、性格が互いにまったく異なる3人の兄弟ドミートリイ、イヴァン、アレクセイ（アリョーシャ）の物語である。フョードルの殺害、また、その事件をめぐる裁判を描く。

直情的な性格の長男ドミートリイは、借金に悩み、遺産の相続や、グルーシェンカという女をめぐって父親と激しくいがみ合う一方、婚約者であり気位の高いカチェリーナからの借金もあって婚約破棄できずにいた。皮肉屋で知的な次男のイヴァンは、カチェリーナのことを愛しており、カチェリーナを冷たくあしらう腹違いの兄ドミートリイに憤る。皆に愛される性格の敬虔な三男アレクセイは敬愛する老僧ゾシマに導かれ、修道院での生活を始める。

フョードルの他殺体が発見されたとき、真っ先に嫌疑がかけられたのは、事件当日にフョードルの屋敷に忍び込んで使用人のグリゴーリイを襲って大怪我をさせたドミートリイであった。女性問題をめぐってフョードルと争っていたことや、殺害されたフョードルの傍にあった大金が無くなっていたが、借金を抱えていたのに大金を持っていたこともあり、ドミートリイへの嫌疑が深まった。

人々はドミートリィの父親殺しを信じて疑わない。だが、ドミートリイは一貫して無罪を主張する。婚約者のカチェリーナはドミートリィの有罪と考えているが、減刑のためにドミートリイに弁護士をつけている。ドミートリィに愛されたグルーシェンカはあくまでもドミートリイの無罪を信じている。末弟のアレクセイは、許婚のリーザから長兄ドミートリイの殺人嫌疑を理由に別れを切り出される中で、ドミートリィの無罪を信じている。一方でリーザは、アレクセイの次兄のイヴァンに惹かれていた。次兄のイヴァンは当初はドミートリィ犯行説を信じていたが、その後に別の結論にたどり着く。

裁判は進んでいくが、判決の前日には使用人のスメルジャコフが自殺、直後にイヴァンが精神病で発狂して寝込んでしまうなど、周辺では不穏な事態が絶えない。そんな中、ついに運命の判決が下る。