История вращается вокруг убийства Федора Карамазова и суда над его старшим сыном Дмитрием, которого обвиняют в этом преступлении. Дмитрий ненавидит отца и считает, что тот прикарманил деньги, которые он имел право унаследовать от матери. К тому же оба они влюблены в одну и ту же красивую молодую женщину, Грушеньку, которой доставляет удовольствие стравливать отца и сына на почве ревности. В ночь убийства Грушенька планирует встретиться с Федором. Смердяков рассказывает об этом Дмитрию, зная, что это приведет его в ярость.
Дмитрий идет к дому Федора, и там что-то происходит, после чего одежда Дмитрия оказывается в крови. Но Грушеньки в доме нет, и Дмитрий уходит несолоно хлебавши.
На следующий день в доме обнаруживают тело Федора, а Дмитрия арестовывают за убийство, и книга превращается в драму в зале суда, посвященную делу Дмитрия, где ему грозит отправка в Сибирь на каторжные работы до конца его дней. Дмитрий уверяет, что не убивал старика. Алеша принимает его сторону и верит ему без колебаний и сомнений.
Дмитрий обладает взрывным характером и может быть жестоким, но он не лжец. Однако улики, выдвинутые против него, настолько убедительны, что его признают виновным. Грушеньку мучает чувство вины за то, что она поспособствовала его гибели, она раскаивается в своих грехах и обещает последовать за Дмитрием в Сибирь, где они вдвоем найдут искупление через страдания. Однако Дмитрий ищет искупления лишь за греховный образ жизни, а вовсе не за убийство. Этого он не совершал.
Вечером того же дня, когда Дмитрий приходил к отцу, Смердяков убил Федора Карамазова.
До убийства он подружился с Иваном, которым очень восхищался. Они говорили об атеизме, и Смердяков пришел к выводу, что Иван прав: Бога нет. И, следовательно, все дозволено. Он убил Федора, чтобы произвести впечатление на Ивана, который приходит от этого в ужас и бьет Смердякова по лицу. Но прежде чем Иван успевает предъявить суду настоящего убийцу, Смердяков кончает с собой. Иван, мучимый чувством вины, что подтолкнул его к этому, переживает нервный срыв, который грозит ему душевной болезнью.
Итак, в финале книги мы наблюдаем следующее: Федор Карамазов убит, Дмитрий отправится в тюрьму на всю жизнь за преступление, которого не совершал, у Ивана нервный срыв, чреватый последствиями, а Смердяков покончил с собой. Только Алеша, приверженец веры, выживает, причем и буквально, и духовно. В последний раз мы видим его в ситуации, когда он утешает группу мальчиков, у которых только что умер друг.