Помещик Федор Павлович Карамазов был человек беспорядочный и распутный, но к старости сумел сколотить неплохое состояние.
Обе жены его умерли молодыми, и три сына оставались без призора, на руках слуги Григория, пока не были подобраны дальними родственниками. Старший, Дмитрий, закончил военную школу, служил на Кавказе. Подверженный необузданным страстям, он много кутил, рассчитывая на наследство покойной матери. Вторая жена, мать его братьев Ивана и Алексея, была бесприданницей. Иван, рано проявивший способности к наукам, поступил в университет, а Алексей после гимназии вернулся к отцу, но вскоре ушел в монастырь. Эта дорога вполне отвечала свойствам его души, жаждущей истины и примирения.
Отношения Дмитрия с отцом по поводу наследства крайне обострились и было решено уладить этот спор в монастыре в присутствии старца Зосимы. Скандал с наследством осложнялся еще тем обстоятельством, что оба они были пылко влюблены в одну местную соблазнительницу – Грушеньку. Мудрый старец дает напутствие каждому из гостей и наказал Алексею после своей кончины нести послушание в миру, там он будет нужней.
Алексей отправляется к отцу и встречает в садовой беседке Дмитрия, решившего не допустить возможного свидания Грушеньки с Федором Павловичем. Дмитрий рассказывает, как выручил своего полкового начальника и удержался от совращения его дочери Катерины Ивановны. Он привез ее в городок как невесту, но проникся страстью к Грушеньке, не отказывающей в ухаживаниях и его отцу. К тому же Дмитрий потратил на Грушеньку три тысячи рублей Катерины Ивановны, которые нужно было отправить ее сестре.
Отношения в семье все усложняются. Иван втайне влюблен в Катерину Ивановну. Дмитрий не хочет ее больше обнадеживать и просит Алексея предупредить, что он не придет. Иван размышляет над проблемой – если бога нет, то каждый сам за себя и все дозволено? Его рассуждения импонируют живущему в доме молодому слуге Павлу Федоровичу Смердякову, незаконнорожденному сыну Федора Павловича и бродяжки Лизаветы Смердящей. Дмитрий неистовствует в поисках Грушеньки, врывается в дом и избивает отца. Алексей, измученный и подавленный противостояниями любимых им людей, находится на грани отчаяния, а его духовный учитель, старец Зосима, находится при смерти.
Алексей встретил на улице ватагу школьников, преследовавших своего ровесника – болезненного и плохо одетого. Он пытался заступиться за мальчика, но тот укусил его в палец. Оказалось, что этот мальчик – Илюша, сын штабс-капитана, униженного Дмитрием. Теперь Илюша мстил за оскорбление.
Иван поделился с Алексеем своими своими терзаниями. Он сознался, что тоже ощущает карамазовскую жажду жизни. Главное, что жить хочется, а тогда и смысл появится. Иван уже решил вопрос – человек ли создал бога или бог сотворил человека; он принимал присутствие бога. Но не все явления удается объяснить божией милостью. Иван считал, что вся земля и ум человеческий укладываются в трехмерную геометрию евклидова пространства. Но вселенная, все бытие шире одной земли, и понять их трехмерным евклидовым умом невозможно. И он, признавая наличие бога, не мог себе объяснить и поэтому не принимал отсутствие гармонии, засилие мучений, горя и проливаемой крови, а особенно страдания невинных детей, не успевших нагрешить. Но он не хочет разрушить устои Алексея, а надеется исцелиться, подпитаться его изначальной цельностью и органичностью.
Терзаемый горем после смерти Зосимы, Алексей с приятелем Ракитиным оказывается у Грушеньки. Она рассказывает, что ждет сигнала от бросившего ее «офицера» - бывшего любовника-поляка и готова к нему вернуться. Дмитрий тоже был извещен о письме от офицера, но охваченный ревностью к отцу, который может предложить ей брак и все свое состояние, он уже не способен был принимать во внимание другие опасности. Он решил увезти Грушеньку подальше от отца, но прежде вернуть 3 тысячи Катерине Ивановне, - он не мог дать повода оскорбленной женщине считать его еще и вором. С помощью Смердякова Дмитрий следил, не появилась ли Грушенька у отца, и одновременно предпринимал попытки раздобыть денег.
Обнаружив, что Грушенька скрылась из виду, и он кинулся к дому Федора Павловича и пробрался к освещенному окну. Отец расхаживал по спальне, похоже, что он был один. А в это время слуга Григорий, несмотря на болезнь и зная, что дом без сторожа, вышел в сад. Он увидел бегущего человека и успел вцепиться в ногу, когда тот уже забрался на забор. Дмитрий отмахнулся заготовленным пестиком, а когда старик упал, машинально попытался оттереть ему кровь с лица.
Придя в себя, Дмитрий кинулся к Грушеньке, но слуга сказал, что она полчаса назад уехала в Мокрое к какому-то прежнему офицеру. С пачкой денег в руках Дмитрий забирает из залога свои пистолеты, и, набрав в лавке угощения, отправляется вслед за беглянкой. Он хотел лишь увидеть ее в последний раз, а в кармане уже лежал заряженный пистолет и прощальная записка.
На постоялом дворе он обнаружил компанию, в том числе двух поляков и Грушеньку. Она обрадовалась его появлению, так как постаревший и поскучневший «жених» ее сильно разочаровал. Дмитрий предложил жениху деньги, чтоб тот оставил любимую и немедленно съехал. За игрой в карты поляки принялись мошенничать, их закрыли в комнате и началось пиршество. Грушенька признается ему в любви и обещает быть верной женой. Но тут на постоялом дворе появляются служители порядка и предъявляют Дмитрию обвинение в отцеубийстве.
Дмитрий обескуражен – он виновен в нападении на Григория, но ничего не знает о смерти отца. Основной аргумент – похищенные у отца деньги и купюры, одновременно появившиеся у Дмитрия – роковое совпадение. На самом деле это сохраненная им половина суммы, полученной от Катерины Ивановны, но доказать это уже невозможно. Из Москвы вернулся Иван, он хочет помочь брату. Факты указывают на Дмитрия, но Иван вспомнил совет Смердякова уехать из города, так как здесь может что-то произойти, когда он, Смердяков, будет лежать в приступе падучей болезни. Иван выяснил у Смердякова что тот, проникнувшийся идеей Ивана, что если бога нет, тогда каждый сам за себя и все можно, и тогда еще только притворявшийся больным, убил старика и присвоил деньги. Смердяков рассказал подробности убийства, отдал деньги и повесился. Но его признание, данное без свидетелей, не было принято во внимание, и Дмитрий осужден на каторжные работы.
Роман заканчивается похоронами Илюши Снигирева, умершего от болезни. Алеша, примиривший мальчиков своей светлой верой в ценность добра, призвал их быть смелыми и великодушными, поступать по совести и тогда жизнь будет правильна и справедлива.