与此同时庄园贵族列文也来到莫斯科，他已年过三十，感到建立家庭的需要，决定向他青年时代就喜爱的吉提求婚，而当时吉提正迷恋着渥伦斯基，她拒绝了列文。但渥伦斯基见到安娜后就不再与吉提交往。安娜的到来使道丽和丈夫言归于好，却使道丽的妹妹吉提陷入不幸。
列文回到乡下，埋头从事农业改革，希望以此忘却个人生活上的失意。他尝试养育优种牲畜，引进农业机器，但总不能得到应有的效益。
安娜在归途中发现渥伦斯基也同车而行，她心神不宁，却又兴奋，回到彼得堡后，安娜和渥伦斯基在社交场合经常相遇，在一次宴会上渥伦斯基向安娜表白了爱情。他们两人单独在一起时间过长，引起人们议论，回到家卡列宁警告安娜要注意社交礼仪、遵守妇道。而这种官腔和说教反而使安娜关闭了心灵之门，从此她陷入情网而不能自拔。安娜与渥伦斯基的关系在赛马会上终于暴露：当渥伦斯基的马摔倒时，安娜的态度完全失常。回家途中安娜向丈夫承认了她是渥伦斯基的情人，但卡列宁却要求安娜一切维持现状，只是不许在家里接待渥伦斯基。
列文在农村常和农民一起劳动，向往过一种全新的生活，像农民一样朴实，但得知吉提曾大病一场，在国外疗养后即将回来，又激发了对她的爱，列文再次求婚，他们终于结合了。婚后住在庄园里，过着美满的生活，但是列文并没有得到真正的幸福。他在农业上的各种设想常常失败，农民不信任地主。他幻想建立一种股东联营方式，使农民和地主同样得益，达到“以利害的调和和一致来代替互相仇视”，但各种新方法、新措施都无效。他不知道该如何生活，苦恼得几乎自杀，最后从一个老农那儿得到了启示：“人活着不是为了填饱肚子，而是为了灵魂，为了上帝。”
安娜的处境越来越糟，她怀了孕，分娩时又患产褥热，几乎死去，病危时她向丈夫请求宽恕，并希望他与渥伦斯基和好，卡列宁出于基督徒的感情答应了她的要求。可是安娜病愈后又无法继续与丈夫生活下去，终于不等丈夫同意离婚，就与渥伦斯基一起到国外去了。在欧洲旅行三个月回来，安娜思念儿子，在谢辽沙生日时，她不顾一切撞进自己住过九年的那幢房子。看到儿子她激动异常，母子俩紧紧拥抱，难分难舍。直到卡列宁走进儿童室，安娜才不得不匆匆离去。从此，安娜永远失去了心爱的儿子，得不到离婚许可，与渥伦斯基只能是非法结合，上流社会的大门对她紧闭，处处遭受冷遇。她只能孤独地住在渥伦斯基的庄园里，想方设法消磨时间。当渥伦斯基一人外出时她就怀疑他另有新欢，因此两人发生口角。一次在争吵后安娜陷入绝望境地，一面写信发电报，一面追随渥伦斯基到了火车站。这时，她朦胧中想起他们第一次的相见以及当时一个工人被轧死的情景。这仿佛暗示了她的归宿。安娜向正在驶来的火车扑倒下去，生命的火焰熄灭了，她的痛苦也永远摆脱了。--------
