Через несколько дней Базаров с Аркадием делится планами поехать наконец к своим родителям. Перед этим родственник Кирсанова Матвей Ильич Калязин приглашает Кирсановых посетить его в городе. Старшие Кирсановы отказываются ехать, но Аркадий с Базаровым решают навестить родственника. «Матвей Ильич имел о себе самое высокое мнение. Тщеславие его не знало границ, но он держался просто, глядел одобрительно, слушал снисходительно и так добродушно смеялся, что на первых порах мог даже прослыть за чудного малого». Матвей Ильич приглашает молодых людей на бал к губернатору. Когда молодые люди идут домой от губернатора, из проезжающих мимо дрожек выскакивает человек в «славянофильской венгерке» и бросается к Базарову. Это оказывается Ситников, «ученик» Базарова, как он сам себя величает. «Тревожное тупое напряжение сказывалось в маленьких, впрочем, приятных чертах его прилизанного лица; небольшие, словно вдавленные глаза, глядели пристально и беспокойно; и смеялся он беспокойно, каким-то коротким деревянным смехом». Ситников приглашает их в гости к некоей Евдоксии Кукшиной, эмансипированной женщине, необычайно интересной натуре, по словам Ситникова. Это была «молодая, белокурая, несколько растрепанная, в шелковом, не совсем опрятном платье, с крупными браслетами на коротеньких руках и кружевной косынкой на голове» женщина. Выражение ее лица неприятно подействовало на гостей. Все время казалось, что она очень неестественна, держится неловко, несмотря на развязность. Кукшина разговаривает, не слушая своих гостей, изо всех сил старается казаться тем, чем она на самом деле не является. Базаров за завтраком после шампанского спрашивает ее в лоб, есть ли здесь хорошенькие женщины, и Евдоксия Кукшина отвечает, что все по большей части пустые, но отмечает свою приятельницу Одинцову, у которой, впрочем, «нет свободы воззрений». Завтрак продолжается очень долго, Ситников и Кукшина напиваются, много толкуют о том, что такое брак – предрассудок или преступление, рассуждают о том, в чем состоит индивидуальность человека. Евдоксия неприятным голосом поет песни, цыганские романсы, очень плохо играет на фортепьяно. Без всякого прощания Базаров и Аркадий уходят, а через несколько дней отправляются на бал к губернатору. Там они знакомятся с Анной Сергеевной Одинцовой, женщиной интересной внешности, хотя и не красавицей. Ситников представляет молодых людей Анне Сергеевне, хотя при ближайшем рассмотрении оказывается, что он не так коротко с ней знаком, как сам уверял. Аркадий танцует с Анной Сергеевной мазурку, много говорит о Базарове, та снисходительно его слушает. Одинцова очень нравится Аркадию и, похоже, Базарову, который говорит своему приятелю, что «у ней такие плечи, каких я не видывал давно». Аркадий и Базаров отправляются в гостиницу к Одинцовой.

Анна Сергеевна была дочерью Сергея Николаевича Локтева, «красавца, афериста, игрока», проигравшегося в пух и прах и вынужденного поселиться в деревне. Вскоре он умер, оставив дочерям маленькое состояние. Со смертью отца положение сестер стало очень тяжелым. Анна Сергеевна получила великолепное образование, ей было очень сложно жить в деревне, заниматься хозяйством и вести дом. Она выписала к себе сестру своей матери, злую и чванную старуху (которая стала управлять имением), затем вышла за старика Одинцова, богатого, неглупого человека, который впоследствии оставил ей все свое состояние. Детей у нее не было. В губернии Одинцову не любили, много судачили о ее браке с Одинцовым, сплетничали. В уединении Одинцова не теряла времени зря: читала много хороших книг – и как следствие этого, говорила на правильном русском языке. В гостях у нее Базаров чувствует себя немного неуверенно, говорит преувеличенно развязно и с удивлением сам для себя отмечает, что этой женщины немного боится. Одинцова приглашает приятелей в свое имение, и несколько дней спустя Аркадий и Базаров отправляются в ее имение Никольское. Там они знакомятся с сестрой Анны Сергеевны Катей – «девушкой лет восемнадцати, черноволосой и смуглой, с несколько круглым, но приятным лицом, небольшими темными глазами». Анна Сергеевна и Базаров много спорят о художественном смысле, о жизненном опыте. Базаров говорит, что между людьми нет никакой разницы, в том числе нет разницы между умным и глупым человеком, между добрым и злым – эта разница сводится к разнице между больным и здоровым. Анну Сергеевну Аркадий совершенно не интересует, она постоянно отсылает его в общество своей сестры Кати. Тот, хотя и ревнует Одинцову к Базарову, с удивлением для себя отмечает, что Катя неплохо играет на фортепьяно и вообще ему приятно проводить время в ее обществе. Таким образом Аркадий и Базаров проводят у Одинцовой дней пятнадцать и этому во многом способствует порядок, который она завела у себя в доме. Она не желает жить беспорядочно, но и не желает скучать; много занимается хозяйством. Аркадий замечает, что Анна Сергеевна все больше времени проводит с Базаровым, что он ей все больше нравится в отличие от него самого. В один прекрасный день появляется дворовый человек от родителей Базарова и говорит, что родители очень ждут сына в гости. Базаров решает ехать и сообщает об этом вечером Анне Сергеевне. Та говорит, что будет скучать после его отъезда, просит его рассказать что-нибудь о себе, о своей семье, признается, что очень несчастлива, так как в ней нет «желания, охоты жить». «Я очень устала, я стара, мне кажется, я очень давно живу… Воспоминаний много, а вспомнить нечего, и впереди, передо мной – длинная, длинная дорога, а цели нет… Мне и не хочется идти». Базаров говорит, что она хочет полюбить, но полюбить не может, и в этом ее несчастье. За утренним чаем Одинцова неожиданно просит Базарова подняться к ней под предлогом рекомендовать ей какое-то руководство для хозяйства. На самом деле она желает возобновить вчерашний разговор, говорит, что хочет знать, о чем он думает, его планы на будущее, хотя Базаров и не желает их разглашать. Неожиданно Евгений признается Одинцовой в любви и уходит. Анна Сергеевна удовлетворена достигнутым, но считает, что спокойствие дороже всего. За обедом Базаров извиняется перед Одинцовой, просит забыть его дерзость, поскольку она его не любит и не полюбит никогда. Он собирается уезжать и неожиданный случай выводит его из затруднения – совершенно некстати приезжает Ситников, при этом твердит со свойственной ему назойливостью, что Евдоксия Кукшина прислала его узнать о здоровьи Анны Сергеевны, и прочий вздор. Но его приезд оказался кстати: «Появление пошлости бывает часто полезно в жизни: оно ослабляет слишком высоко настроенные струны, отрезвляет самоуверенные или самозабывчивые чувства, напоминая им свое близкое родство с ней. С приездом Ситникова все стало как-то тупее – и проще; все даже поужинали плотней и разошлись спать часом раньше обыкновенного». Базаров заявляет Аркадию, что Ситников ему необходим и вообще ему нужны подобные олухи. «Не богам же, в самом деле, горшки обжигать!»

«Эге-ге!.. – подумал про себя Аркадий, и тут только открылась ему на миг вся пропасть Базаровского самолюбия. – Мы, стало быть, с тобою боги? То есть ты бог, а олух уж не я ли?»

На другое утро Базаров с Аркадием уезжают. Аркадий просит Базарова взять его к своим родителям. По пути Базаров признается Аркадию: «Лучше камни бить на мостовой, чем позволить женщине завладеть хоть кончиком твоего пальца». Когда приятели приезжают к родителям Базарова, они видят его отца, «высокого худощавого человека с взъерошенными волосами и тонким орлиным носом, одетого в старый военный сюртук нараспашку». Мать-старушка бросается сыну на шею и только повторяет ласковые имена. Отец Базарова в присутствии Аркадия ведет себя несколько напряженно, изъясняется витиевато и чувствует себя неудобно за то, что они не могут предоставить Кирсанову достаточно удобное помещение, обед и т. д. Впрочем, Базаров тут же просит отца не церемониться с Аркадием и доходит даже до того, что называет его деда «порядочной дубиной». Заметно, что родители сильно докучают Базарову. Они люди «простые». Его мать, Арина Власьевна, настоящая русская дворяночка прошлого времени. Она верит в гадания, приметы, домовых, боится мышей, ужей, лягушек, грома, пиявок, козлов и т. д. Утром, встав с постели, Аркадий видит в окно отца Базарова, Василия Ивановича, сажающего репу на грядке. Отец спрашивает Аркадия о Евгении, и когда тот искренне отвечает, что Евгений один из самых замечательных людей своего времени, глаза Василия Ивановича вспыхивают, заметно, что он сильно польщен, он уверен, что сын прославит его имя, а самому ему будет достаточно, если в биографии Базарова упомянут, что отец очень любил его и еще в раннем возрасте заметил его феноменальные способности. Василий Иванович гордо говорит Аркадию, что Евгений никогда не брал у родителей лишней копейки.

Днем Аркадий и Базаров отдыхают на природе, разговаривают о жизни, о ненависти. Базаров говорит Аркадию: «Ты нежная душа, размазня, где тебе ненавидеть!» Аркадий спрашивает, насколько он высокого мнения о самом себе. Базаров отвечает: «Когда я встречу человека, который не спасовал бы передо мной… тогда я изменю мнение о самом себе». Базаров напоминает Аркадию, как он говорил, проходя мимо избы старосты Филиппа, что «Россия тогда достигнет совершенства, когда у последнего мужика будет такое же помещение, и всякий из нас должен этому способствовать… А я и возненавидел этого последнего мужика, Филиппа или Сидора, для которого я должен из кожи лезть и который мне даже спасибо не скажет… да и на что мне его спасибо? Ну, будет он жить в белой избе, а из меня лопух расти будет». Базаров добавляет, что все люди действуют в силу ощущения. «Мне приятно отрицать, мой мозг так устроен – и баста! Отчего мне нравится химия? Отчего ты любишь яблоки? – тоже в силу ощущения. Глубже этого люди никогда не проникнут». Аркадий, который любит природу, неожиданно говорит, что кленовый лист, когда падает на землю, похож на бабочку, и это странно – потому что самое сухое и мертвое сходно с самым веселым и живым. Базаров говорит: «Друг мой, Аркадий, не говори красиво», просит Аркадия не идти по стопам дяди Павла Петровича, которого называет идиотом. Аркадий возмущается, они едва не ссорятся. Появляется Василий Иванович, который, словно извиняясь, сообщает, что у них будет обедать священник. Впрочем, обед проходит достаточно спокойно, отец Алексей держится непринужденно, пожимает молодым людям руку, благословляет их. Базаров отчаянно скучает и собирается от родителей уехать, чем огорчает их невероятно. По пути от родителей Базарова приятели вновь заезжают к Одинцовой. Однако, здесь их ожидает холодный прием, и, пробыв у Одинцовой всего несколько часов, они уезжают, хотя та уверяет, что снова ждет их в гости. Друзья вновь отправляются в Марьино (имение Кирсановых), где все им чрезвычайно рады, несмотря на то, что хозяйственные дела у Николая Петровича не ладятся. Аркадий считает, что должен если не помогать отцу, то по крайней мере делать вид, что готов ему помочь. Базаров снова углубляется в свои опыты над лягушками. Однажды Аркадий от отца узнает, что у него есть письма, которые покойная мать Анны Сергеевны Одинцовой писала к матери Аркадия. Он вынуждает отца отдать ему эти письма, и так находится повод для новой поездки в имение Одинцовых. Аркадий отправляется туда один и еще в саду видит Катю. Таким образом, его приезд проходит очень естественно, о нем даже не докладывает дворецкий, они вместе с Катей приходят к Анне Сергеевне. По всему видно, что она ему рада.

В это время в усадьбе Кирсановых Николай Петрович довольно часто заходит к Базарову, потому что ему нравятся его опыты, он спрашивает совета у молодого естествоиспытателя. Базаров же отводит душу тем, что беседует с Фенечкой. Однажды он застает молодую женщину в беседке и вызывает на откровенный разговор, спрашивает, готова ли она заплатить за то, что он вылечил ее сына, говорит, что ему нужны не деньги, а одна из роз, которые Фенечка собирает для утреннего букета. Когда Фенечка дает ему розу, он целует ее в губы, и в этот момент у него за спиной возникает Павел Петрович. Часа два спустя Павел Петрович стучится в дверь к Базарову, спрашивает его мнение о дуэли и вызывает его, не объясняя причины. В качестве секунданта Базаров предлагает позвать Петра, камердинера Николая Петровича. Размышляя о настоящей причине дуэли, Базаров приходит к выводу, что Павел Петрович сам влюблен в Фенечку. На другое утро дуэль начинается. Противники долго отмеряют шаги, стреляет Павел Петрович, потом Базаров и ранит своего соперника в ляжку. Николаю Петровичу решают сказать, что дуэлянты поспорили из-за политики. У Павла Петровича поднимается температура, и когда брат входит в его комнату, он неожиданно спрашивает: «А не правда ли, Николай, в Фенечке есть что-то общее с Нелли? (княгиней Р.)»

Некоторое время Базаров как врач ухаживает за Павлом Петровичем. Когда из города приезжает доктор, Базаров вынужден уехать. Павел Петрович с достоинством с ним прощается и даже пожимает руку. Павел Петрович просит зайти к себе Фенечку посидеть с ним. Спрашивает, любит ли она брата, и неожиданно страстно умоляет ее всегда любить Николая Петровича, не изменять ему, поскольку, по мнению Павла Петровича, ужасней всего на свете любить и не быть любимым. В этот момент в комнату входит Николай Петрович, Фенечка убегает. Павел Петрович просит брата дать ему торжественное обещание исполнить одну его просьбу, а когда тот обещает, говорит, чтобы он женился на Фенечке. Сам же Павел Петрович после свадьбы брата хочет уехать за границу и жить там до смерти. Аркадий же в это время приятно проводит свой досуг с Катей. Та отмечает, что влияние Базарова на Аркадия ослабевает с каждым днем, и это положительная перемена. Катя говорит, что Базаров чужой всем – и Аркадию, и ей, потому что «он хищный, а мы ручные». Катя нравится Аркадию все больше и больше, он спрашивает, пошла бы она по примеру сестры замуж за богатого, Катя отвечает, что никогда бы этого не сделала, так как боится неравенства. Сам Аркадий понимает, что Катя стала ему очень дорога и что он ни на кого ее не променяет, о чем он и говорит ей. В имение к Одинцовой приезжает Базаров. Он думает, что Аркадий ухаживает за Анной Сергеевной, и в разговоре с ней неожиданно говорит об этом. Сам же Аркадий обдумывает очень важный шаг в жизни, потом, позвав Катю в сад, делает ей предложение, уверяет, что ради нее готов на все жертвы. Вернувшись с прогулки в дом, Одинцова находит у себя письмо, в котором Аркадий Николаевич просит руки ее сестры. Базаров узнает, что Аркадий сделал Кате предложение, хвалит его, поскольку всегда был высокого о ней мнения: «Иная барышня только из-за того и слывет умной, что умно вздыхает; а твоя за себя постоит, да так постоит, что и тебя в руки заберет». Базаров решает уехать от Одинцовой и возвращается к родителям. Они очень рады его внезапному возвращению, потому что на это даже не надеялись. Василий Иванович заставляет жену не изъявлять лишний раз свою нежность, и они ходят вокруг сына буквально на цыпочках. Базаров тем не менее отчаянно скучает и находит утешение только в том, что помогает отцу в его врачебной практике: лечит обратившихся к нему за помощью крестьян. Однажды он просит у отца «адский камень» прижечь ранку: во время вскрытия трупа он поранил палец. Базаров понимает, что если в кровь попал трупный яд, ничто уже не поможет. Базарову становится хуже, у него подниматеся температура, он просит послать нарочного к Анне Сергеевне – передать, что он умирает. Анна Сергеевна приезжает вместе с доктором-немцем, который лишний раз подтверждает, что надежд на выздоровление нет. Базаров с горькой иронией вспоминает о своих претензиях быть гигантом, благодарит Одинцову, говорит, что любил ее, просит поцеловать его на прощание. Анна Сергеевна целует его в лоб, подает ему воды, «боязливо не снимая перчаток и боязливо дыша». Базаров умирает. Через шесть месяцев в Марьине состоялись две свадьбы – Аркадия с Катей и Николая Петровича с Фенечкой. Павел Петрович собрался уезжать в Москву, а затем за границу. Анна Сергеевна уехала тотчас после свадьбы, щедро одарив молодых. Впоследствие она выходит замуж, «не по любви, но по убеждению» за одного из будущих русских деятелей, законника, очень умного человека с твердой практической волей и замечательным даром слова. Николай Петрович делается мировым посредником и изо всех сил трудится. Аркадий становится рачительным помещиком, и поместье начинает приносить доход. У них с Катей рождается сын. Павел Петрович живет в Дрездене, где общается в основном с англичанами или приезжающими туда русскими. С последними он развязнее, трунит над самим собой и над ними. «Он ничего русского не читает, но на письменном столе у него находится серебряная пепельница в виде мужицкого лаптя». Его считают совершенным джентльменом. За границу уехала и Кукшина – в Гейдельберг, где она изучает уже не естественные науки, а архитектуру, в которой, по ее словам, она открыла новые законы. Она по-прежнему «якшается» со студентами, «особенно с молодыми русскими физиками и химиками, которыми наполнен Гейдельберг и которые, удивляя на первых порах наивных немецких профессоров своим трезвым взглядом на вещи, впоследствии удивляют тех же самых профессоров своим совершенным бездействием и абсолютною ленью». Ситников «с двумя-тремя химиками, не умеющими отличить кислорода от азота, но исполненными отрицания и самоуважения, толчется в Петербурге, готовится стать великим и уверяет, что продолжает дело Базарова. Кто-то его недавно побил, но он в долгу не остался: в одной темной статейке, тиснутой в одном темном журнальце, он намекнул, что побивший его – трус. Он называет это иронией». В одном из отдаленных уголков России есть небольшое сельское кладбище. На нем находится могила Базарова, на которую часто приходят его старики-родители. Они подолгу молятся, плачут. «Неужели их молитвы, их слезы бесплодны? Неужели любовь, святая, преданная любовь не всесильна? О, нет! Какое бы страстное, грешное, бунтующее сердце не скрылось в могиле, цветы, растущие на ней, безмятежно глядят на нас своими невинными глазами: не об одном вечном спокойствии говорят нам они, о том великом спокойствии «равнодушной» природы; они говорят также о вечном примирении и о жизни бесконечной».