Anna Karenina életével párhuzamosan két további család történetét ismerhetjük meg.
Az Oblonszkij család békés, nyugodt élete felborul. A feleség megtudja, hogy férje, Oblinszkij megcsalta őt. A férfi a nővéréhez, Anna Kareninához fordul: arra kéri őt, hogy jöjjön el hozzájuk, s beszéljen Dollyval. Anna közbenjár testvére érdekében, így Dolly hamarosan megbocsát férjének.
Levin – Oblinszkij barátja – szerelmes lesz Kitty Scserbackaja hercegnőbe, akinek Vronszkij gróf is udvarol. Kitty kosarat ad Levinnek, mert abban reménykedik, hogy a jóval gazdagabb Vronszkij gróf kéri majd meg a kezét azon a bálon, amit Moszkvában rendeznek.
Anna a bál helyszínére tart, amikor találkozik Vronszkij gróffal. A gróf megdobogtatja Anna szívét. A bál után hazaindul férjéhez és egyetlen fiához. A vonaton ismét összefut Vronszkij gróffal, és kiderül, hogy a gróf is mély érzelmeket táplál Anna iránta.
Anna soha nem volt boldog házasságában, hiszen szerelem nélkül ment férjhez, a nála húsz évvel idősebb urához.
Anna és a gróf viszonyt kezd, amire Anna férje is hamarosan rájön. Kéri a feleségét, hogy viselkedjen illő módon, mivel nem engedhetik meg maguknak, hogy mindenre fény derüljön – főleg a gyermekük miatt.
Visszakanyarodván Levin történetére megtudjuk, hogy Kitty Scserbackaja hercegnő mégis férjhez megy a férfihoz, és sok megpróbáltatás után fiuk születik. Rá kell döbbennie, hogy az álmaiban élő mintaházasság, s a mintacsaládapa szerepe sajnos csalóka ábránd. Levin úgy gondolja, hogy a hercegnővel kötött házasságában a féltékenység megjelenése egyszerűen elképzelhetetlen, de később kiderül, hogy mekkorát is tévedett. Kitty valójában féltékeny típus, amit Levin nehezen visel. De Kitty vallásossága áthatja őt is, s rendeződik házasságuk.
Anna egyre mélyebb érzéseket táplál a gróf iránt. Gyermekük fogan, és úgy dönt, hogy a gróffal éli le az életét. Férje nem hajlandó elválni Annától, de abba beleegyezik, hogy külön éljenek. Annának leánya születik, akit Vronszkijjal nevel, míg kisfia férjénél marad.
Több hónap telik el, de ennek ellenére Annát tette miatt mindenki elítéli – senkinek sem tetszik, hogy férjét és gyermekét a feláldozta a gyönyör oltárán.
Anna úgy érzi, hogy Vronszkij már nem szereti, egyre jobban eltávolodik a nőtől. Végső elkeseredettségében úgy dönt, hogy megleckézteti Vronszkijt. Kétségbeesésében a vonat elé ugrik és szörnyethal.
Anna halála után Vronszkij katonaként vesz részt a háborúban, s igyekszik túltenni magát a tragédián. Közös leánygyermekük nevelését Anna első férje vállalja magára.
I. kötet:
II. kötet: