در سال 1874، در روسیه امپراتوری، آنا کارنینا از سن پترزبورگ به مسکو سفر می‌کند تا ازدواج برادرش، پرنس ابلونسکی را که با خدمتکار خانه‌اش رابطه عاشقانه داشته نجات دهد. آنا کارنینا ازدواج سردی با شوهرش، کنت الکسی کارنین دارد و آنها یک پسر دارند. آنا در ایستگاه قطار با افسر سواره نظام، کنت ورونسکی ملاقات می‌کند و احساس جذابیت متقابل بین آنها شکل می‌گیرد. به زودی آنا متوجه می‌شود که ورونسکی قصد دارد از کیتی، خواهر کوچکتر خواهرش دالی، خواستگاری کند. آنا به طور رضایت‌بخشی مسئله بی‌وفایی برادرش را حل می‌کند و کیتی از او دعوت می‌کند تا برای بال بیاید. اما آنا کارنینا و ورونسکی در بال می‌رقصند که توجه جامعه محافظه‌کار را جلب می‌کند. به زودی آنها رابطه عاشقانه‌ای آغاز می‌کنند که آنا کارنینا را به سرنوشتی تراژیک خواهد رساند.