Действие романа происходит в г. Скотопригоньевск (прототип Старой Руссы). Фёдор Павлович Карамазов, 55-летний прожига, женился на богатой женщине и стал распоряжаться её состоянием. Среди прочего он устраивал кутежи и терпел от жены побои. В конечном счёте жена уехала от него в Петербург с офицером, оставив отцу совсем малолетнего сына — Дмитрия. Не успев распорядиться своим состоянием, она в Петербурге умерла, и Фёдор Павлович получил возможность распоряжаться всем капиталом покойной. Он благополучно забыл о сыне, предаваясь спекуляциям и оргиям различного рода. Через некоторое время он женился вторично — на красивой сироте, совершенно без приданого, и прижил с ней двух детей — старшего Ивана и младшего Алексея. Издеваясь над своей женой и не прекращая во время брака распутной жизни, он в конечном счёте довёл её до умопомешательства и свёл в могилу. У Фёдора Павловича осталось трое детей — Дмитрий от первого брака, Иван и Алексей от второго.
Дети воспитывались сначала слугой Карамазова Григорием, затем были отданы к опекунам. Дмитрий, когда подрос, пошёл на военную службу, Иван и Алексей были отправлены учиться в университет. Во всё это время Фёдор Павлович о своих детях не вспоминал. Дмитрий наследовал часть состояния своей матери, на деле же периодически получал деньги от отца, однако, не имея точного представления о размерах своего наследства, быстро всё прожил и, по мнению Фёдора Павловича, еще и остался ему должен. Иван во время своего обучения денег у отца не брал и даже сумел добиться финансовой самостоятельности. Алексей бросил курс гимназии и ушёл послушником в монастырь. Его наставник, Старец Зосима,согласился рассудить отца и сына. Алёша больше всего боялся, что родственники поведут себя недостойно перед старцем - так и случилось. Встреча их в монастыре закончилась форменным скандалом, который учинил Фёдор Павлович. Распря отца с сыном, помимо материальной части, заключала в себе конфликт на любовной почве:оба ухаживали за Аграфеной Светловой(Грушенькой) — своенравной мещанкой с определёнными средствами. Почти сразу после скандала старец Зосима умирает, отправляя Алексея «на служение в миру».
Дмитрий открывает Алёше, что его тяготят не только враждебные отношения с отцом и неопределённые с Грушей (Светловой), но также и то, что у него есть долг перед Екатериной Ивановной Верховцевой — его невестой, которую он бросил из-за того, что считает себя недостойным её (т.к. она хочет стать его женой, чтобы спасти Митю "от самого себя", считая себя обязанной ему за то, что помог её отцу избегнуть позора за расстрату казённых денег). Она дала ему три тысячи, чтобы он передал эти деньги её родственнице в Москве, а он их растратил на кутёж с Грушей в селе Мокрое. Теперь Дмитрий надеется получить с отца три тысячи в счёт недоданного ему, а Фёдор Павлович именно такую сумму из злости решил употребить на совращение Груши. Эти деньги он завернул в бумагу, обвязал ленточкой, написал даже умилитеьную надпись Грушеньке, и спрятал под подушку.
Находясь в сильном душевном расстройстве, и думая, что Аграфена согласится прийти к Фёдору Павловичу, Дмитрий ночью прокрадывается к дому отце, подбегает к окну с намерением отвлечь его тайным сигналом и отобрать деньги, однако, в последний момент дурные мысли оставляют его и он сломя голову несётся к забору. Его настигает слуга Григорий, который посчитал дмитрия "отцеубийцей". В порыве Дмитрий ранит Григория металлическим пестиком по голове. От этой раны слуга теряет сознание, и Дмитрий думая, что тот мёртв, с горечью оставляет его там же у забора. Через некоторое время оказывается, что подозрения Григория о смерти барина Фёдора Павловича не напрасны. Его действительно находят мёртвым в своей комнате, и, естественно, обвиняют в преступлении Дмитрия Карамазова.
Дом Достоевского в Старой Руссе, стоящий на берегу Перерытицы. В нём писался роман «Братья Карамазовы»
Дмитрий той ночью мчится в село Мокрое, узнав, что Грушенька уехала туда, к своему возлюбленному, который, обманув ее, исчез еще 5 лет назад. По приезде Дмитрий обнаруживает возлюбленную в компании с "единственным", как она сама его называет; однако, Грушенька сидит расстроенной, поскольку чувств к этому человеку у нее давно нет. К тому же от пылкого, интересного офицера, которого она знала раньше, не осталось и следа. Дмитрий предлагает пану (возлюбленному - бывшего офицеру) 3 тысячи с тем, чтобы тот убрался тотчас и больше не искал Грушеньку. Пан не соглашается, потому что Дмитрий не готов отдать всю сумму сразу. Происходит скандал из-за игры в карты (играют Дмитрий и пан),поскольку пан совершает подмен колоды. Пан требует от Грушеньки, чтобы она уняла Дмитрия, Грушенька прогоняет пана. На постоялый двор, где находятся Дмитрий, Груша, польские паны, приходят деревенские девки и мужики, все поют и танцуют, деньги раздаются направо и налево - начинается пьяный кутеж. Грушенька говорит Дмитрию, что любит его, готова с ним уехать и начать новую, честную жизнь. Дмитрий окрылен, просит Бога, чтобы старик Григорий, которого он случайно ударил, остался жить.
Совершенно неожиданно появляется полиция, арестовывает Дмитрия. Начинается предварительное следствие, где Дмитрий клянется в том, что не убивал отца. Следователям Дмитрий рассказывает, что действительно был в саду у отца, думая, что Груша находится у него.Удостоверившись, что ее там нет, он бросается вон из сада; когда он перелезал через забор, его схватил за одежду слуга Григорий, а Дмитрий, находясь в сильном возбуждении, ударил его по голове. Увидев кровь (вот откуда кровь на его руках), он спрыгнул, чтобы посмотреть, жив ли старик. Когда Дмиртию сообщают, что Григорий не умер, Карамазов будто оживает, говорих "нет на моих руках крови". После происшествия в саду(по словам Дмитрия), он бросился в Мокрое.На вопрос следователя, откуда у него деньги, Дмитрий не хочет отвечать из соображений чести, однако, потом рассказывает, как взял взаймы у гос-жи Верховцовой 3 тысячи, но растратил только половину,а другую половину зашил в ладанке на шее. Загвоздка в том, что при первом кутеже в Мокром Дмиртий сам всем и каждому говорил, что привёз потратить именно 3тысячи (хотя на деле в 2 раза меньше), все это подтверждают. Следователь говорит, что на месте преступления обнаружен конверт из-под денег, которые старик приберег для Груши. Дмитрий говорит, что слышал про этот конверт, но никогда не видел и денег не брал. Но все улики и показания других людей говорят против него. В завершении допроса Дмитрия берут под стражу, заключают в острог.
Возвращается Иван, он уверен, что убийца его брат Дмитрий. Алеша убежден, что Дмитрий не виновен. Сам Дмитрий уверен, что убил Смердяков, который был в доме в ночь убийства, но Смердяков в этот день симулирует эпилептический припадок и его "алиби" подтверждают врачи. Тем временем Ивана мучает совесть, ему кажется, что виноват в содеянном он, т.к. желал смерти отцу, возможно повлиял на Смердякова(Иван не мог определиться во мнении, кто убил). Иван идет к Смердякову, который находится в больнице вследствие длительного припадка эпилепсии; разговаривает с Иваном нагло, смеется. Иван ходит снова и снова. В конце-концов Смердяков говорит, что это он убил барина, но истинный убийца - Иван, потому что научил Смердякова ("все дозволено", "что из того, что одна гадина сожрет другую?") и не препятствовал преступлению, хотя догадывался, что оно свершится. Отдает деньги (3 тысячи). Иван в ужасе кричит, что завтра (в день суда) выдаст Смердякова. Дома у Ивана начинается горячка (в продолжении нервных припадков с галлюцинациями), Смердяков вешается.
На суде Катерина Ивановна, бывшая невеста Дмитрия, предъявляет суду письмо, написанное Дмитрием в пьяном виде, где он обещает найти деньги, которые взял в долг. Отдаст обязательно, даже если придётся убить отца, он это сделает. Катерина Ивановна делает это, чтобы спасти Ивана, которого она любит. Врывается Иван, кричит, что убийца - Смердяков, но Иван к этому времени уже сходит с ума, ему никто не верит. Однако, казалось бы, присяжные верят в невиновность Дмитрия, все ждут помилования, но присяжные выносят приговор «виновен». Дмитрия приговаривают к 20 годам каторги.
Роман заканчивается тем, что Алёша помогает в разработке плана побега Дмитрия, т.е. он считает приговор несправедливым.
