Действие романа начинается 20 мая 1859 года. Молодой человек, только что закончивший университет, Аркадий Кирсанов едет на постоялый двор, где его ждет отец – Николай Петрович. Николаю Петровичу Кирсанову сейчас 43 года, но выглядит он уже не очень молодо. Он волнуется перед встречей с сыном. Тем более, что сын едет не один – вместе с ним в имение должен приехать и его студенческий друг Евгений Васильевич Базаров.
Николай Петрович всю свою жизнь посвятил воспитанию сына. Даже когда Аркадий уже был студентом, Николай Петрович жил в Петербурге вместе с ним, знакомился с его друзьями и старался понять, чем живет современная молодежь. Жена Николая Петровича умерла 12 лет назад, и сейчас сын Аркадий и брат Павел Петрович были самыми близкими для него людьми. Правда, была еще девушка по имени Фенечка, которую Николай Петрович любил, и у которой был от него ребенок, но этот факт помещик старался пока держать в тайне от сына.
Знакомство Павла Петровича Кирсанова и Евгения Базарова сразу же перерастает во взаимную неприязнь. Уже на следующий день между ними вспыхивает крупная ссора, зачинщиком которой, по правде говоря, становится Павел Петрович. Для Базарова нет ничего такого, что бы он не отрицал. Он считает, что искусство не может быть ценнее и важнее, чем химия, а наука - это прежде всего практика, и только потом теория. Нигилизм (то есть, отрицание всего) Базарова кажется Павлу Петровичу просто кощунственным. Он не может понять, как можно отрицать все, в том числе, и любовь, которую он, Павел Петрович, однажды испытал, и которая опустошила его настолько, что он после расставания с любимой не был больше ни на какие чувства или мысли. Базаров же убеждает его в том что он и его брат совсем не представляют себе, что такое современная жизнь.
В губернском городе Базаров и младший Кирсанов встречают тех, кто считает себя последователями Базарова – Ситникова и Кукшину. Они ничему не учатся и не овладевают никакой профессией, но их нигилизм дошел до такой степени, что они оставляют далеко позади себя даже самого Базарова.
Аркадий знакомится с Одинцовой, ему кажется, что он влюблен в нее. На самом деле, это не так – его чувство просто надумано. А вот Базаров заинтересовался Одинцовой всерьез, и мечты его вовсе не о том, как он читает ей стихи под луной, а о чем-то большем.
Приехав к Анне Сергеевне домой, друзья знакомятся с ее младшей сестрой Катей, с которой сближается Аркадий.
Базаров уезжает от Анны Сергеевны, так как не желает становиться «рабом своей страсти», желает оставаться независимым от всего. Одинцова не протестует против его отъезда, так как тоже считает, что главное – не страсть, а спокойствие.
Базаров едет к своим родителям, но не может прожить с ними, не испытав скуки, и пары дней. Он возвращается в имение к Кирсановым, где из-за вольности в отношении к Фенечке, вынужден драться на дуэли с Павлом Петровичем. Базаров его легко ранит и сам же оказывает первую Но после этой дуэли Павел Петрович начинает настаивать на том, чтобы его брат женился на Фенечке, хотя раньше он активно выступал против этого.
Базаров расстается с Аркадием и Одинцовой и переезжает жить к своим родителям. Вскоре, вскрывая труп человека, умершего от тифа, он заражается и умирает. Перед смертью он объясняется с Одинцовой, которая приезжает попрощаться с ним. Через полгода после этих событий происходит сразу две свадьбы – Аркадий венчается с Катей, а Николай Петрович с Фенечкой. Аркадий берет на себя управление имением и достигает в этом большого успеха. Николай Петрович занимается общественной работой. Павел Петрович уезжает жить в Дрезден. А на могилу Базарова часто приходят его престарелые родители и горюют о безвременно ушедшем от них сыне.
