звістку про те, що брат Микола знаходиться при смерті в губернському місті. Він негайно збирається до нього; незважаючи на його протести, Кіті вирішує їхати з ним. Побачивши брата, випробувавши болісну жалість до нього, Левін все-таки не може позбутися від страху і огиди, які викликає в ньому близькість смерті. Він вражений тим, що Кіті зовсім не боїться вмираючого і знає, як треба вести себе з ним. Левін відчуває, що тільки любов дружини рятує в ці дні від жаху і його самого.
Під час вагітності Кіті, про яку Левін впізнає в день смерті брата, сім'я продовжує жити у Покровському, куди на літо з'їжджаються рідні і друзі.Левін дорожить душевної близькістю, яка встановилася в нього з жінкою, і мучиться ревнощами, боячись втратити цю близькість.
Доллі Облонських, гостює в сестри, вирішує відвідати Анну Кареніну, яка живе з Вронским в його маєтку, неподалік від Покровського. Доллі вражена змінами, що відбулися в Кареніної, вона відчуває фальш її нинішнього способу життя, особливо помітну в порівнянні з колишньою жвавістю і природністю.Ганна розважає гостей, намагається займатися дочкою, читанням, пристроєм сільської лікарні. Але головна її турбота полягає в тому, щоб собою замінити Вронскому все, що він заради неї залишив. Їхні стосунки стають все більш напруженими, Ганна ревнує до всього, чим він захоплюється, навіть до земської діяльності, якою Вронський займається головним чином для того, щоб не втрачати своєї незалежності. Восени вони перебираються до Москви, чекаючи рішення Кареніна про розлучення. Але, ображений у кращих своїх почуттях, відкинутий жінкою, опинився на самоті, Олексій Олександрович підпадає під вплив відомої спіріткі, княгині М'якою, яка вмовляє його з релігійних міркувань не давати злочинної дружині розлучення У відносинах Вронського і Анни немає ні повного розбрату, ні згоди. Ганна звинувачує Вронського у всіх тяготи свого становища; напади відчайдушною ревнощів миттєво змінюються ніжністю; раз у раз спалахують сварки. У сновидіннях Анни повторюється один і той же кошмар: якийсь мужик нахиляється над нею, примовляє безглузді французькі слова і робить з нею щось страшне.Після особливо важкої сварки Вронський, всупереч бажанням Анни, їде відвідати матір. У повному сум'ятті Ганна бачить свої відносини з ним, немов при яскравому світлі. Вона розуміє, що її любов робиться все палкіше і самолюбні, а Вронський, не втративши кохання до неї, все-таки тяготиться нею і намагається не бути у відношенні її безчесним. Намагаючись добитися його каяття, вона їде за ним на вокзал, там раптом згадує про людину, роздавленому поїздом в день їхньої першої зустрічі, - і тут же розуміє, що їй треба зробити. Ганна кидається під поїзд; останнє її бачення - бормочущій мужичок. Після цього «свічка, при якій вона читала виконану тривог, обманів, горя і зла книжку, спалахнула яскравим, ніж коли-небудь, світлом, освітила їй все те, що було в темряві, затріщала, стала згасати і назавжди погасла».
Життя стає набридлого для Вронського, його мучить нікому не потрібне, але незабутнє каяття. Він їде добровольцем на війну з турками в Сербію; Каренін бере до себе його дочка.
Після пологів Кіті, що стали глибоким духовним потрясінням для Левіна, сім'я повертається в село. Левін знаходиться в болісному розладі з самим собою - тому, що після смерті брата і народження сина не може дозволити для себе найважливіші питання: смислу життя, сенсу смерті. Він відчуває, що близький до самогубства, і боїться ходити з рушницею, щоб не застрелитися.Але разом з тим Левін зауважує: коли він не запитує себе, для чого живе, - він відчуває у своїй душі присутність непогрішимого судді, і життя його стає твердою і визначеною. Нарешті він розуміє, що знання законів добра, дане особисто йому, Левіну, в євангельському Одкровенні, неможливо осягнути розумом і висловити словами. Тепер він почуває себе здатним вкласти безсумнівний сенс добра в кожну хвилину свого життя.