Отец Гагина был человеком добрым, умным, образованным, но вместе с тем несчастливым. Жена его (мать Гагина) умерла, когда сыну было полгода, и отец воспитывал его сам. Однако его брат (дядя Гагина) стал убеждать отца Гагина отдать мальчика на воспитание ему, так как мальчику, по его мнению, было вредно жить в полном уединении. Со временем отец согласился, и Гагин переехал к дяде. Он окончил юнкерскую школу, из которой поступил в гвардейский полк. Ежегодно он приезжал к отцу, но с каждым годом находил его все более грустным и все более углубленным в себя. В одно из таких посещений Гагин в доме отца впервые встречается с худенькой черноглазой девочкой лет 10-ти, Асей. Отец говорит, что это сирота, взятая им на прокормление. Девочка была «дика, проворна и молчалива», и Гагин не обратил на нее особого внимания. В течение последовавших за тем 3—4 лет он не был у отца, который в письмах, если и упоминал об Асе, то лишь вскользь. Внезапно Гагин получил письмо от приказчика, в котором тот сообщил о смертельной болезни отца и умолял его приехать как можно быстрее. Умирая, отец приказал привести к себе Асю и взял с Гагина слово, что он сдержит его последнюю просьбу. Он поручает Асю заботам сына и признается, что это его дочь. Подробности Гагин узнал позже от отцовского камердинера. Ася оказалась дочерью его отца и бывшей горничной его матери, Татьяны. Отец сошелся с ней спустя некоторое время после смерти матери Гагина и даже хотел жениться на ней, но Татьяна отказывалась, мотивируя свой отказ тем, что «какая уж она барыня». Она отказывалась переселяться к нему в дом и предпочитала жить с Асей у своей сестры. Но когда Татьяна умерла, отец взял Асю к себе. С Асей стали обращаться как с дочерью барина, «одевать в шелк, целовать руки, но вместе с тем она помнила о своей прежней простой жизни, она и стыдилась ее, и вместе с тем старалась забыть, и гордилась ею» и т. д.

Гагин постепенно привязывается к ней. Он привозит ее в Петербург. Однако несмотря на то, что Ася тоже успевает привязаться к нему, Гагин помещает ее в один из пансионов, поскольку обязанности службы не позволяют ему жить вместе с ней. Ася, хотя и понимает необходимость разлуки, тяжело ее переживает, даже болеет, однако затем проводит в пансионе четыре года. В пансионе часто на нее жаловались, подруг у нее практически не было, отношения с окружающими складывались сложно. Ася достигает возраста, после которого ее держать в пансионе нельзя. Гагин принимает решение уйти в отставку и уехать года на два с Асей за границу, что он и исполняет, поселившись в этом городке на берегу Рейна. Гагин упоминает о том, что внезапно на днях Ася стала говорить ему, будто он стал относиться к ней холоднее, что она хочет любить только его и т. д., т. е. упоминает о той сцене, которой Н. Н. явился невольным свидетелем. На вопрос Н. Н., не было ли у Аси увлечений, так как она жила в Петербурге и встречала достаточно молодых людей, Гагин отвечает, что все эти молодые люди ей не нравились и что Асе скорее бы подошел какой-нибудь необыкновенный человек или «живописный пастух в горном ущелье». Н. Н. говорит, что ему домой не хочется, и предлагает опять вернуться к Гагиным. Они возвращаются, Ася ласково встречает Н. Н., говорит, что рада его возвращению. Н. Н. разговаривает с Асей, она высказывает мысли, в которых чувствуется романтический взгляд на мир: ей нравятся сказки о Лорелейе, ей хочется пойти «куда-нибудь далеко, на молитву, на трудный подвиг», прожить недаром. Она просит Н. Н. почитать из «Онегина», говорит о том, как было бы хорошо, если бы у людей были крылья и проч. Возвратившись домой, они под музыку танцуют вальс. Возвращаясь домой, Н. Н. просит пустить перевозчика лодку вниз по Рейну, ему чудится, что и небо со звездами, и вода, в которой небо отражается, – живые, что все это движется и имеет свою душу.

На следующий день, когда Н. Н. приходит к Гагиным, он застает Асю в несколько задумчивом расположении духа. На вопрос о причинах этого, Ася отвечает, что она очень много думала, что когда она воспитывалась у матушки, то ничему не училась и что теперь ей надо наверстывать упущенное, что ей надо перевоспитываться, так как она дурно воспитана, что она не умеет играть на фортепьяно, что шьет она плохо и что окружающим с ней, видимо, очень скучно. Она интересуется у Н. Н., нужно ли быть женщине умной, а также тем, что мужчины ценят в женщинах больше всего. Н. Н. пытается ее успокоить, но в этот момент Гагин спрашивает у него совета относительно своих этюдов, и Ася уходит. Через час Ася возвращается и задает вопрос, было бы Н. Н. ее жаль, если бы она вдруг умерла. Н. Н. удивляется такому вопросу, а девушка просит Н. Н. быть всегда и во всем с ней откровенным. Затем добавляет – в продолжение вчерашнего разговора, – что крылья у нее выросли, «да лететь некуда». На возражения Н. Н., что у нее все пути открыты, она отвечает, что он дурного мнения о ней. Гагин, заметив невеселое расположение духа Аси, предлагает, «как вчера», сыграть вальс. Та восклицает: «Нет! Нет! Сегодня – ни за что!»

Н. Н. возвращается домой, гадая, любит его Ася или нет, но на следующий день видит Асю лишь мельком, так как она неважно себя чувствует. Он бродит по городу. Внезапно его останавливает какой-то мальчик и передает от Аси записку, в которой та пишет, что непременно должна видеть Н. Н., назначает ему свидание возле каменной часовни. Н. Н. через мальчика передает, что он будет. Н. Н. возвращается домой, к нему приходит Гагин и по-дружески сообщает, что Ася, похоже, влюблена в Н. Н., затем рассказывает, что накануне с ней сделалась лихорадка, что она просила Гагина немедленно увезти ее отсюда, если он хочет, чтобы она осталась в живых. Затем она призналась Гагину, что влюблена в Н. Н. и что влюбилась с первого взгляда. Гагин добавляет, что Ася взяла с него обещание на следующий же день уехать отсюда. Гагин спрашивает, нравится ли ему его сестра. Н. Н. отвечает утвердительно, но добавляет, что он не может немедленно жениться на ней, так как их отношения с Асей еще не давали к тому повода. Н. Н. показывает Гагину записку от Аси. Тот благодарит его, и вместе они решают, что Н. Н. должен отправиться на свидание и честно объясниться с Асей. Н. Н. терзается, но в конечном итоге решает, что «жениться на семнадцатилетней девочке, с ее нравом, – как это можно». Отправившись на свидание, Н. Н. снова встречает мальчишку-посыльного, который передает ему, что Ася назначила другое место свидания – дом фрау Луизы. Н. Н. приходит в комнату, где находится Ася, и, несмотря на принятое решение, все же поддается ее обаянию, обнимает ее, целует. Затем внезапно вспоминает о Гагине и сообщает Асе о том, что ее брат все знает, упрекает ее за то, что она сама ему обо всем рассказала. Ася говорит, что она позвала Н. Н., чтобы проститься, Н. Н. упрекает ее за то, что она не дала развиться чувству, «которое начинало созревать, сама разорвала их связь». Н. Н. тем самым разыгрывает некую роль, чтобы образумить девушку. Ася начинает плакать, падает на колени, Н. Н. поднимает ее, девушка неожиданно вырывается и убегает. Н. Н. уходит из города, бродит по полям, досадуя на себя за такое поведения, жалея, что играл глупую роль, что лишился такой чудесной девушки. С наступлением ночи Н. Н. отправляется к дому Гагиных и узнает, что Ася еще не возвращалась. Вместе с Гагиным они отправляются ее искать и расходятся в разные стороны. Н. Н. ищет Асю, бегает по берегу, и ему кажется, что в нем проснулась любовь. Он терзается тем, «что она с собой сделала», «куда пошла», чувствует отчаяние. Бесплодно пробегав по берегу, он возвращается в дом Гагиных и узнает, что Ася вернулась. Н. Н. хочет просить у Гагина руки его сестры, но из-за того, что уже достаточно поздно, откладывает свое предложение до завтра. Он прощается и уходит. В предвкушении счастья дорогой он останавливается возле дерева, на котором поет соловей.

На следующее утро он приходит к Гагиным и видит, что все окна дома раскрыты, а обитатели уехали. Н. Н. передают письмо от Гагина, в котором тот извиняется и прощается с ним. Узнав, что Гагины поплыли вниз по Рейну, взяв билеты до Кельна, Н. Н. возвращается к себе и начинает укладывать вещи, собираясь отправиться следом. Однако проходя мимо дома фрау Луизы, Н. Н. слышит, как его кто-то окликает. Фрау Луиза передает ему маленькую записку от Аси, в которой она прощается с ним, говорит, что они не увидятся более, пишет, что если бы вчера, когда она плакала перед ним, он сказал всего одно лишь слово, она бы осталась, но так как он его не сказал, для нее лучше всего уехать. Н. Н. терзается, упрекает себя в том, что он упустил такую нежную, чувствительную девушку, которая его любила, что он «упустил любовь». Вернувшись, он берет вещи и отправляется за Гагиными в Кельн, но там узнает, что они уехали в Лондон. В Лондоне ему также не удается их разыскать. Более Н. Н. с Гагиными не встречался, лишь однажды, несколько лет спустя, он мельком за границей видел в вагоне железной дороги лицо женщины, которое ему напомнило «незабвенные черты». Но это было лишь внешнее сходство. Ася для него навсегда осталась юной девушкой, которой она предстала перед ним на берегах Рейна. Впрочем, он недолго тосковал по ней и даже впоследствии думал, что судьба хорошо распорядилась, не соединив его с Асей, так как он вряд ли был бы счастлив с такой женой. Однако это острое чувство любви, которое возникло у Н. Н. во время его короткого романа с Асей, не повторялось более никогда. Он так и не женился и лишь хранит, как святыню, ее записочки и высохшую веточку герани, которую она когда-то бросила ему из окна.