Действия в романе происходят летом 1859 года, то есть накануне крестьянской реформы 1861 года.
Базаров и Аркадий Кирсанов приезжают в Марьино и некоторое время гостят у Кирсановых (отца и дяди Аркадия). Напряжённые отношения со старшими Кирсановыми заставляют Базарова покинуть Марьино и отправиться в губернский город ***. Аркадий едет с ним.
Базаров с Аркадием проводят время в компании местной прогрессивной молодёжи Кукшиной и Ситникова. Затем на балу у губернатора знакомятся с Одинцовой. Базаров с Аркадием едут в Никольское, имение Одинцовой, в городе остаётся уязвлённая ими госпожа Кукшина.
Базаров и Аркадий, увлечённые Одинцовой, проводят некоторое время в Никольском. После неудачного объяснения в любви, испугавшего Одинцову, Базаров вынужден уехать. Он едет к своим родителям (Василию и Арине Базаровым), вместе с ним едет Аркадий.
Базаров вместе с Аркадием гостит у своих родителей. Устав от проявлений родительской любви, Базаров оставляет обескураженных отца и мать, и вместе с Аркадием едет назад в Марьино. По дороге они нечаянно заезжают в Никольское, но, встретив холодный приём, возвращаются в Марьино.
Базаров живёт некоторое время в Марьине. Флиртует с Фенечкой, матерью внебрачного сына Николая Петровича Кирсанова, и из-за неё стреляется на дуэли с Павлом Петровичем. Аркадий, возвратившись в Марьино, один уезжает в Никольское и остаётся у Одинцовой, всё более и более увлекаясь её сестрой Катей. Окончательно испортив отношения со старшими Кирсановыми, Базаров тоже едет в Никольское.
Базаров извиняется перед Одинцовой за свои чувства. Одинцова принимает извинения, и несколько дней Базаров проводит в Никольском. Аркадий объясняется Кате в любви. Навсегда простившись с Аркадием, Базаров вновь возвращается к своим родителям.
Живя у родителей, Базаров помогает отцу лечить больных и умирает от заражения крови, случайно порезавшись при вскрытии умершего от тифа человека. Перед смертью последний раз видится с Одинцовой, которая приезжает к нему по его просьбе.
Аркадий Кирсанов женится на Кате, а Николай Петрович на Фенечке. Павел Петрович навсегда уезжает за границу.
