故事發生在1874年，美麗而又充滿朝氣的女主角安娜'卡列尼娜（凱拉'耐特麗 Keira Knightley 飾）已經擁有了一切同齡人渴求的東西，她的丈夫卡列寧(裘德'洛 Jude Law 飾)是一位高級政府官員，兩人已經育有一子，而她在聖彼得堡也擁有無與倫比的社交地位。 她收到哥哥奧布朗斯基（馬修'麥克費登 Matthew Macfadyen 飾）的來信，這位花花公子希望她能來幫忙挽救他與妻子多麗（凱莉'麥克唐納 Kelly Macdonald 飾）之間的婚姻，而她也隨即踏上前往莫斯科的旅程。在路途中她結識了渥倫斯基伯爵夫人，之後又在車站遇到了伯爵夫人的兒子，帥氣的騎兵軍官渥倫斯基（亞倫'約翰遜 Aaron Johnson 飾）。當安娜被介紹給渥倫斯基時，兩人之間擦出了火花，雙方都被彼此吸引住了。

奧布朗斯基在莫斯科的住宅還迎來了另外一位訪客——奧布朗斯基的好友列文(多姆納爾'格利森 Domhnall Gleeson 飾)，一位敏感而好心的農場主。列文愛上了多麗的妹妹凱蒂（艾麗西卡'維坎德 Alicia Vikander 飾）。他不合時宜的向凱蒂求婚，但後者卻被渥倫斯基迷的神魂顛倒。不知所措的列文回到了他位於波克羅夫斯科的家，一心投入農場工作之中。而在一次社交舞會上，凱蒂發現渥倫斯基的眼中只有安娜，而已婚的安娜也同樣回應了年輕人的好感，目睹這一切的凱蒂傷心欲絕。

安娜掙紮著重歸平靜，她急忙趕回聖彼得堡的家，但渥倫斯基卻一路尾隨。她試圖重新回到過去的生活，但卻又對渥倫斯基充滿迷戀。兩人之間擦出了激情的火花，這一切也在聖彼得堡的社交圈鬧得沸沸揚揚。卡列寧陷入一個進退不能的境地，他不得不給自己的妻子下達最後通牒。安娜看穿了那個虛偽而不切實際的社交圈，她的應對帶來一些浪漫而又悲劇的後果，也嚴重改變了她以及她周圍人群的命運。一句話評論

這部電影就是個兒戲，喬·懷特把托爾斯泰的史詩搞成了女性歷險記。