Film Lev Tolstoi klassikalise romaani põhjal. Nimitegelane elab koos oma mehe Alekseiga provintsimõisas. Nende suhe on leige. Kui Anna sõidab linna oma vennaga kohtuma, tutvub ta seiklejast krahv Vronskiga. Mees hülgab oma senise armukese Kitty ja vannub naisele armastust. Vronski järgneb Annale mõisa ja peagi saab Aleksei Karenin aru, mis toimumas on. Ta pakub rasedale Annale kokkulepet, mis säilitaks nii abielu kui ka veel sündimata võõra lapse. Samal ajal püüab Levin linnas meeleheitlikult Kitty südant võita.