Filminhalt: Anna Karenina (Keira Knightley), Ehefrau des Staatsbeamten Karenin (Jude Law), reist im zaristischen Russland der 1870er Jahre nach Moskau, um in der Ehekrise ihres polygamen Bruders Fürst Oblonski (Matthew Macfadyen) zu vermitteln und ihre Schwägerin Dolly (Kelly Macdonald) von der Scheidung abzuraten, was ihr schließlich auch gelingt. Als sie auf einem pompösen Ball den schicken Russian Womanizer Graf Wronski (Aaron Taylor-Johnson) wieder trifft, der ihr bereits auf der Zugfahrt von St. Petersburg kurz vorgestellt wurde, bedeutet das nicht weniger als eine heftige seismographische Erschütterung ihres in ehelicher Routine vertrockneten Gefühlslebens. Feindselig beäugt von der feinen Moskauer Gesellschaft, geben sich Anna und Wronski ihren funkensprühenden Tänzen hin.
Sehr zum Leidwesen der jungen Kitty (ungestüm und knuffig: Alicia Vikander), Dollys Schwester, die ihrerseits Graf Wronskis Reizen erlegen ist und nun zusehen muss, wie dieser nur noch Augen für die elegantere Anna hat. Der dramatische Gefühlsreigen wird schließlich komplettiert durch den idealistischen Gutsbesitzer Lewin (Domhnall Gleeson), der seinerseits unglücklich in Kitty verliebt ist und schwer an ihrer Zurückweisung zu leiden hat.
Die Ereignisse steuern allmählich auf einen Skandal und ein tragisches Ende zu, als Anna von Wronski schwanger wird und sich die zunächst diskret arrangierte Affäre nicht mehr verheimlichen lässt. Die gesellschaftliche Ächtung Annas und der drohende Verlust des Kontakts zu Serjoscha, ihrem Sohn aus der Ehe mit Karenin, treiben die Heldin in eine schier ausweglose Lage.