По всемирно известному роману Льва Толстого

Анна Каренина — это новое смелое театральное прочтение режиссером Джо Райтом легендарной истории любви. Сценарий был написан обладателем премии Оскар Томом Стоппардом («Влюбленный Шекспир»). Эта картина стала третьей совместной работой режиссера с номинанткой на премию Киноакадемии Кирой Найтли и номинантами на Оскар, продюсерами Тимом Беваном, Эриком Феллнером и Полом Уэбстером. До этого они сотрудничали при создании фильмов «Гордость и предубеждение» и «Искупление», отмеченных многими наградами.

Россия, 1874 год. У полной жизни красавицы Анны Карениной (Найтли) есть все, о чем только можно мечтать. Она замужем за высокопоставленным чиновником Алексеем Карениным (Джуд Лоу), у них есть сын. Она занимает высокое положение в высшем обществе. Анна получает письмо от своего брата Облонского (Мэтью Макфейден), изменившего своей жене Долли (Келли Макдональд), с просьбой приехать и помочь спасти их брак. По пути в Москву Анна знакомится с княгиней Вронской (Оливия Уильямс), которую на вокзале встречает сын, граф Алексей Вронский (Аарон Тейлор-Джонсон). Между Анной и Алексеем сразу вспыхивает искра взаимного интереса, которая не может быть, да и не будет оставлена без внимания.

К Облонскому также приезжает его лучший друг Левин (Домналл Глисон), излишне чувствительный и отзывчивый помещик. Левин влюблен в младшую сестру Долли Китти (Алисия Викандер). Он делает ей предложение, но получает отказ, так как девушка увлечена Вронским. Отвергнутый, он возвращается к себе в имение и с головой уходит в заботы о своем хозяйстве. Сердце же Китти разбивается, когда на балу все внимание Вронского приковано к Анне, которая отвечает ему взаимностью.

Анна старается сохранить самообладание и возвращается в Петербург, но Вронский едет за ней. Она пытается вернуться к своей обычной семейной жизни, но все ее мысли только о нем. Между ними разгорается страстный роман, который просто взрывает свет Петербурга. Каренин поставлен в неловкое положение, и ему приходится предъявить жене ультиматум. Попытки Анны обрести счастье не вписываются в правила, принятые в обществе, и в итоге, приводят  к трагическим последствиям, которые отражаются на всех, кто окружает ее.