Vi følger Anna, som møter offiseren Vronskij og innleder en lidenskapelig affære som bryter med ekteskap og samfunnsnormer. Forholdet fører til sosial utstøtelse, sjalusi og økende isolasjon. Til slutt overveldes Anna av ensomhet og fortvilelse.
SALON I
Stiva Oblonskij bedrar sin kone Dolly med de kvinnelige ansatte i huset. Jekaterina (Kitty) Sjtsjerbatskaja blir kurtisert av godseier Konstantin Levin som har kommet til byen i ens ærend.
ANKOMST I MOSKVA
Anna Karenina har kommet til Moskva fra St. Petersburg der hun vil megle mellom Stiva og Dolly. Stiva møter Anna på jernbaneperrongen, mens reisefølget hennes, grevinne Vronskaja, møtes av sønnen sin. Anna Karenina og Aleksej Vronskij blir presentert for hverandre, og det første blikket blir et minne for livet for dem begge.
BALLET
Levin ber om Kittys hånd, men hun avviser ham. Hun svermer for Vronskij og håper at han skal fri til henne. Men Vronskij har kun ett ønske for ballet, og det er å møte Anna Karenina igjen. Når Anna kommer, har Vronskij kun øyne for henne, og Kittys verden bryter sammen. Anna forstår at hun er grunnen til at Kitty har mistet håpet, og hun reiser sin vei.
TIL ST. PETERSBURG
Vronskij følger etter Anna til St. Petersburg. På reisen blir de bedre kjent. I St. Petersburg hentes Anna Karenina av mannen Aleksej og sønnen Serjosja.
PÅ LANDET I
Etter at Levins frieri ble avslått, trekker han seg tilbake på godset sitt og unngår å møte andre mennesker.
BETSYS SALONG
Salongen til Betsy Tverskaja, en venninne av Anna, er møtested for den dekadente eliten i St. Petersburg. Mens stridighetene mellom Dolly og Stiva fortsetter, møtes Anna og Vronskij igjen. Når Karenin kommer for å hente sin kone, avslår hun å følge med ham hjem. Ekteparet Karenin blir det store samtaleemnet i salongen: Anna har en skygge som heter Vronskij.
Når selskapet forsvinner, klarer ikke Anna og Vronskij å stoppe lidenskapen de føler for hverandre. Vronskijs kjærlighet er så enorm at Anna glemmer skyldfølelse, skam og ekteskapsbrudd.
VEDDELØP
I anledning et hesteveddeløp treffes samfunnets elite, inkludert ekteparene Karenin og Oblonskij, Betsy og grevinne Vronskaja. Anna skriker opp når Vronskij styrter med hesten sin, og for Karenin og de andre som er til stede er dette et bevis på hennes utroskap. Karenin krever at Anna skal utføre sine ekteskapelige plikter.
PÅ LANDET II
Levin deltar i slåtten. I det felles arbeidet med bøndene sine glemmer han kjærlighetssorgen og finner på ny mening med livet. Det er en ny Kitty som kommer ut på landet. Hun og Levin nærmer seg hverandre.
HJEMME HOS KARENINS
Etter fødselen til Vronskijs datter, holder Anna på å dø. I denne situasjonen tilgir Karenin både henne og rivalen. Vronskij, frykter at Anna vil gå tilbake til ektemannen og forsøker å ta livet av seg.
ITALIA/RUSSLAND
Vronskij har reist til Italia med Anna. Hun har lagt sitt gamle liv bak seg – også Serjosja. Vronskij har gitt opp sin militære karriere på grunn av Anna. De nyter lykken i tosomhet, men snart begynner Anna å lengte etter sønnen, og Vronskij savner det sosiale livet han hadde før.
De reiser tilbake til Russland. Dolly ser ut til å ha funnet seg til rette med den notorisk utro Stiva.
BRYLLUP
Kitty og Levin har funnet hverandre og gifter seg.
SERJOSJAS BURSDAG
Anna besøker sønnen Serjosja i hemmelighet. Han oppdras nå av Karenins fortrolige, Lidija Ivanovna. Begge sørger for at det blir en rask avslutning på gjensynet mellom mor og sønn. Anna og Karenin har en stor krangel, og i etterkant sitter Anna alene og fortvilet tilbake.
ENSOMHET I
Anna er helt ødelagt. Hun tviler på Vronskijs trofasthet og forsøker å dempe smerte og sjalusi med opium.
ISOLASJON
Mens Vronskij fortsatt kan delta i det offentlige livet, blir Anna utstengt og foraktet som ekteskapsbryter. Selv hennes beste venninne, Betsy, snur ryggen til henne. Sjalusi og vrangforestillinger tar helt overhånd. Hun ser en rival i prinsesse Sorokina som grevinne Vronskaja har sett ut som ektefelle til sønnen.
ENSOMHET II/ANNAS DØD
I stor ensomhet føler Anna at hele livet går i oppløsning. Selv ikke Vronskij kan lenger gi henne den tryggheten hun trenger. Hun velger døden.