60-е годы XIX в. Бедный район Петербурга, примыкающий к Сенной площади и Екатерининскому каналу. Летний вечер. Бывший студент Родион Романович Раскольников покидает свою каморку на чердаке и относит в заклад старухе процентщице Алене Ивановне, которую готовится убить, последнюю ценную вещь. На обратном пути он заходит в одну из дешёвых распивочных, где случайно знакомится со спившимся, потерявшим место чиновником Мармеладовым. Тот рассказывает, как чахотка, нищета и пьянство мужа толкнули его жену, Катерину Ивановну, на жестокий поступок — послать его дочь от первого брака Соню для заработка на панель.
На следующее утро Раскольников получает из провинции письмо от матери с описанием бед, перенесённых его младшей сестрой Дуней в доме развратного помещика Свидригайлова. Он узнает о скором приезде матери и сестры в Петербург в связи с намечающимся замужеством Дуни. Жених — расчётливый делец Лужин, желающий строить брак не на любви, а на бедности и зависимости невесты. Мать надеется, что Лужин материально поможет её сыну кончить курс в университете. Размышляя о жертвах, которые приносят ради близких Соня и Дуня, Раскольников укрепляется в намерении убить процентщицу — никчёмную злую «вошь». Ведь благодаря её деньгам от незаслуженных страданий будут избавлены «сотни, тысячи» девушек и юношей. Однако отвращение к кровавому насилию вновь поднимается в душе героя после увиденного им сна-воспоминания о детстве: сердце мальчика разрывается от жалости к забиваемой до смерти клячонке.
И все же Раскольников убивает топором не только «гадкую старушонку», но и её добрую, кроткую сестру Лизавету, неожиданно вернувшуюся в квартиру. Чудом уйдя незамеченным, он прячет похищенное в случайном месте, даже не оценив его стоимости.
Вскоре Раскольников с ужасом обнаруживает между собой и другими людьми отчуждение. Заболевший от пережитого, он, однако, не в состоянии отвергнуть тяготящие его заботы товарища по университету Разумихина. Из беседы последнего с врачом Раскольников узнает, что по подозрению в убийстве старухи арестован маляр Миколка, простой деревенский парень. Болезненно реагируя на разговоры о преступлении, сам он также вызывает подозрение у окружающих.
Пришедший с визитом Лужин шокирован убожеством каморки героя; их разговор перерастает в ссору и заканчивается разрывом. Особенно задевает Раскольникова близость практических выводов из «разумного эгоизма» Лужина (который кажется ему пошлостью) и собственной «теории»: «людей можно резать…»
Бродя по Петербургу, больной юноша страдает от своей отчуждённости с миром и уже готов сознаться в преступлении перед властями, как видит раздавленного каретой человека. Это Мармеладов. Из сострадания Раскольников тратит на умирающего последние деньги: того переносят в дом, зовут доктора. Родион знакомится с Катериной Ивановной и Соней, прощающейся с отцом в неуместно ярком наряде проститутки. Благодаря доброму делу герой ненадолго ощутил общность с людьми. Однако, встретив у себя на квартире приехавших мать и сестру, вдруг осознает себя «мёртвым» для их любви и грубо прогоняет их. Он снова одинок, но у него появляется надежда сблизиться с «переступившей», как и он, абсолютную заповедь Соней.
Заботы о родных Раскольникова берет на себя Разумихин, едва ли не с первого взгляда влюбившийся в красавицу Дуню. Тем временем оскорблённый Лужин ставит невесту перед выбором: либо он, либо брат.
Чтобы узнать о судьбе заложенных у убитой вещей, а на самом деле — рассеять подозрения некоторых знакомых, Родион сам напрашивается на встречу с Порфирием Петровичем, следователем по делу об убийстве старухи процентщицы. Последний вспоминает о недавно опубликованной в газете статье Раскольникова «О преступлении», предлагая автору разъяснить свою «теорию» о «двух разрядах людей». Получается, что «обыкновенное» («низшее») большинство всего лишь материал для воспроизводства себе подобных, именно оно нуждается в строгом моральном законе и обязано быть послушным. Это «твари дрожащие». «Собственно люди» («высшие») имеют другую природу, обладая даром «нового слова», они разрушают настоящее во имя лучшего, даже если понадобится «переступить» через ранее установленные для «низшего» большинства нравственные нормы, например, пролить чужую кровь. Эти «преступники» затем становятся «новыми законодателями». Таким образом, не признавая библейских заповедей («не убий», «не укради» и др.), Раскольников «разрешает» «право имеющим» — «кровь по совести». Умный и проницательный Порфирий разгадывает в герое идеологического убийцу, претендующего на роль нового Наполеона. Однако у следователя нет улик против Родиона — и он отпускает юношу в надежде, что добрая натура победит в нем заблуждения ума и сама приведёт его к признанию в содеянном.
Действительно, герой все больше убеждается, что ошибся в себе: «настоящий властелин <…> громит Тулон, делает резню в Париже, забывает армию в Египте, тратит полмиллиона людей в московском походе», а он, Раскольников, мучается из-за «пошлости» и «подлости» единичного убийства. Ясно, он «тварь дрожащая»: даже убив, «не переступил» через нравственный закон. Сами мотивы преступления двоятся в сознании героя: это и проверка себя на «высший разряд», и акт «справедливости», согласно революционно-социалистическим учениям передающий достояние «хищников» их жертвам.
Приехавший вслед за Дуней в Петербург Свидригайлов, по-видимому, виновный в недавней смерти своей жены, знакомится с Раскольниковым и замечает, что они «одного поля ягоды», хотя последний и не вполне победил в себе «Шиллера». При всем отвращении к обидчику сестры Родиона привлекает его кажущаяся способность наслаждаться жизнью, несмотря на совершенные преступления.
Во время обеда в дешёвых номерах, куда Лужин из экономии поселил Дуню с матерью, происходит решительное объяснение. Лужин уличается в клевете на Раскольникова и Соню, которой тот якобы отдал за низменные услуги деньги, самоотверженно собранные нищей матерью на его учёбу. Родные убеждаются в чистоте и благородстве юноши и сочувствуют Сониной судьбе. Изгнанный с позором Лужин ищет способ опорочить Раскольникова в глазах сестры и матери.
Последний тем временем, вновь ощутив мучительное отчуждение от близких, приходит к Соне. У неё, «переступившей» заповедь «не прелюбодействуй», ищет он спасение от невыносимого одиночества. Но сама Соня не одинока. Она принесла себя в жертву ради других (голодных братьев и сестёр), а не других ради себя, как её собеседник. Любовь и сострадание к близким, вера в милосердие Бога никогда не покидали её. Она читает Родиону евангельские строки о воскрешении Христом Лазаря, надеясь на чудо и в своей жизни. Герою не удаётся увлечь девушку «наполеоновским» замыслом о власти над «всем муравейником».
Мучимый одновременно страхом и желанием разоблачения, Раскольников вновь приходит к Порфирию, будто бы беспокоясь о своём закладе. Вроде бы отвлечённый разговор о психологии преступников в конце концов доводит юношу до нервного срыва, и он почти выдаёт себя следователю. Спасает его неожиданное для всех признание в убийстве процентщицы маляра Миколки.
В проходной комнатке Мармеладовых устроены поминки по мужу и отцу, во время которых Катерина Ивановна в припадке болезненного самолюбия оскорбляет хозяйку квартиры. Та велит ей с детьми немедленно съехать. Вдруг входит Лужин, проживающий в том же доме, и обвиняет Соню в краже сторублёвой ассигнации. «Вина» девушки доказана: деньги обнаруживаются в кармане её фартука. Теперь в глазах окружающих она ещё и воровка. Но неожиданно находится свидетель того, что Лужин сам незаметно подсунул Соне бумажку. Клеветник посрамлён, а Раскольников объясняет присутствующим причины его поступка: унизив в глазах Дуни брата и Соню, он рассчитывал вернуть расположение невесты.
Родион и Соня уходят к ней на квартиру, где герой признается девушке в убийстве старухи и Лизаветы. Та жалеет его за нравственные муки, на которые он себя обрёк, и предлагает искупить вину добровольным признанием и каторгой. Раскольников же сокрушается только о том, что оказался «тварью дрожащей», с совестью и потребностью в человеческой любви. «Я ещё поборюсь», — не соглашается он с Соней.
Между тем Катерина Ивановна с детьми оказывается на улице. У неё начинается горловое кровотечение, и она умирает, отказавшись от услуг священника. Присутствующий здесь Свидригайлов берётся оплатить похороны и обеспечить детей и Соню.
У себя дома Раскольников находит Порфирия, который убеждает юношу явиться с повинной: «теория», отрицающая абсолютность нравственного закона, отторгает от единственного источника жизни — Бога, творца единого по природе человечества, — и тем самым обрекает своего пленника на смерть. «Вам теперь <…> воздуху надо, воздуху, воздуху!» Порфирий не верит в виновность Миколки, «принявшего страдание» по исконной народной потребности: искупить грех несоответствия идеалу — Христу.
Но Раскольников ещё надеется «переступить» и нравственность. Перед ним — пример Свидригайлова. Их встреча в трактире открывает герою печальную истину: жизнь этого «ничтожнейшего злодея» пуста и тягостна для него самого.
Взаимность Дуни — единственная надежда для Свидригайлова вернуться к источнику бытия. Убедившись в её бесповоротной нелюбви к себе во время бурного разговора на его квартире, он через несколько часов застреливается.
Тем временем Раскольников, гонимый отсутствием «воздуха», прощается с родными и Соней перед признанием. Он все ещё убеждён в верности «теории» и полон презрения к себе. Однако, по настоянию Сони, на глазах народа покаянно целует землю, перед которой «согрешил». В полицейской конторе он узнает о самоубийстве Свидригайлова и делает официальное признание.
Раскольников оказывается в Сибири, в каторжном остроге. Мать умерла от горя, Дуня вышла замуж за Разумихина. Соня поселилась возле Раскольникова и навещает героя, терпеливо снося его мрачность и равнодушие. Кошмар отчуждённости продолжается и здесь: каторжане из простонародья ненавидят его как «безбожника». Напротив, к Соне относятся с нежностью и любовью. Попав в тюремный госпиталь, Родион видит сон, напоминающий картины из Апокалипсиса: таинственные «трихины», вселяясь в людей, порождают в каждом фанатичную убеждённость в собственной правоте и нетерпимость к «истинам» других. «Люди убивали друг друга в <…> бессмысленной злобе», пока не истребился весь род человеческий, кроме нескольких «чистых и избранных». Ему открывается наконец, что гордость ума ведёт к розни и гибели, а смирение сердца — к единству в любви и к полноте жизни. В нем пробуждается «бесконечная любовь» к Соне. На пороге «воскресения в новую жизнь» Раскольников берет в руки Евангелие.
