Radnja filma dešava se za vreme 1874. godine, kada Ana Karenjina predstavlja ženu koja je na položaju na kome joj zavide mnoge devojke. Udata je za visokog vladinog činovnika kome je rodila dete i njena porodica je ugledna u Sankt Peterburgu. Kad dobije pismo od svog brata Oblonskog, u kome je on moli da dođe i pomogne mu da spasi njegov brak sa Doli, Ana će otputovati u Moskvu. Na tom putu, ona upoznaje groficu Vronski, koju će na železničkoj stanici dočekati sin, zanosni konjički oficir Vronski. Kad Anu upoznaju s Vronskim, među njima će odmah sevnuti varnica.
Moskovski dom će posetiti i najbolji prijatelj Oblonskog, Ljevin, brižan zemljoposednik. On je zaljubljen u Dolinu mlađu sestru Kiti. U nepovoljnom trenutku, zaprosiće Kiti, ali ona ga odbija jer je zaljubljena u Vronskog. Razočaran, Ljevin odlazi na svoj posed na selu gde se okreće farmerskom poslu. Kitino srce će biti slomljeno kad na velikom balu shvati da Vronski ima oči samo za Anu, a da mu ova udata žena uzvraća pažnju.
Glavne uloge u filmu tumače Kira Najtli, Džud Lou, Metju Makfejden, Olivija Vilijams, Eron Tejlor-Džonson, Domnal Glison, Ališa Vikander i drugi.
