Роман повествует об одном дне шестнадцатого июня 1904 г. из жизни дублинского еврея тридцати восьми лет Леопольда Блума и двадцатидвухлетнего Стивена Дедала.

Три части огромной книги, делящейся на восемнадцать эпизодов, должны, по мысли автора, соотноситься с гомеровской «Одиссеей» (Улисс — латинская транскрипция имени её главного героя). Но связь эта с древнегреческим эпосом весьма относительна и, скорее, от обратного: в пространном романе ничего важного, по сути, не происходит.

Место действия — столица Ирландии город Дублин — выверено автором буквально по карте и справочнику. Время — по хронометру, иногда, впрочем, останавливающемуся.

Первая часть включает три эпизода. В восемь утра Бык Маллиган, арендующий вместе с Дедалом жилье в башне Мартелла, будит своего приятеля, крайне недовольного тем, что их третий сосед, Хейнс, ночью, бредя, стрелял со сна из ружья. Трусоватому и обидчивому Дедалу это не очень нравится. У него недавно умерла от рака печени мать, с которой он при её жизни был в непростых отношениях, и он обижен и на остряка Маллигана за непочтительные в её адрес выражения. Разговор их крутится вокруг темы поисков сыном отца, постоянно касаясь примеров Гамлета, Иисуса Христа и Телемака, сына Улисса. Эта же тема возникает и на уроке истории, который Стивен даёт через два часа в школе, где он подрабатывает, и в его разговоре с директором школы, просящего молодого человека передать его знакомым в редакции газеты свою многоречивую заметку об эпидемии ящура. После урока Стивен мысленно прогуливается по берегу моря.

В это же утро начинаются «странствия» мелкого рекламного агента Леопольда Блума. Центральная и самая большая часть романа, состоящая из двенадцати эпизодов, начинается с его завтрака — свиной почки, которую перед этим он покупает в мясной лавке Длугача, Там же он берет проспект образцовой фермы в Палестине, строя на сей счёт разные прожекты. Дома его ждут два письма. Первое — от дочери Милли, или Мерион, которой как раз вчера исполнилось пятнадцать лет и которая уже работает в Моллингаре ассистенткой фотографа. И второе письмо, адресованное его жене Молли, концертирующей певице, от её импресарио Буяна (или Хью Э.) Бойлана, в котором он сообщает, что заедет к ней в четыре часа дня.

После завтрака — посещение сортира с журналом в руках. В одиннадцать Блуму надо быть на похоронах его школьного товарища, и он покидает дом за час до этого, чтобы заняться разными мелкими делами. В частности, он получает на почте письмо от некой Марты Клиффорд, ответившей на данное им в чисто амурных целях объявление в газете о поисках секретарши. Марта ответила на его любовное послание и даже пишет, что мечтает о встрече. По поводу чего у Блума возникают всякие женолюбивые фантазии. Пора, однако, на кладбище.

В похоронной карете Блум едет вместе с другими соболезнующими, среди которых и отец Стивена, Саймон Дедал. Разговор идёт о всякой всячине, в том числе и о будущем гастрольном турне жены Блума, и о его отце, покончившем в своё время самоубийством. После церемонии похорон Блум отправляется в редакции газет, для которых он в качестве агента даёт рекламу. Там он встречает ту же компанию, что была на кладбище, плюс профессор Макхью, чахоточный адвокат О’Моллой и редактор Майлс Кроуфорд. Блум уходит, приходит. В его отсутствие в редакции оказывается Стивен Дедал, который принёс заметку директора школы, и после трёпа приглашает всех в питейное заведение. Редактор задержался, в это время вернулся Блум, и на него падает все раздражение Кроуфорда.

Смущённый, Блум покидает редакцию и бродит по городу, начиная постепенно чувствовать голод и все больше думая о еде. То он перемолвится со знакомой, то подивится сумасшедшему и наконец отправляется в трактир Дэви Берна, где один из завсегдатаев сообщает владельцу трактира о масонстве Блума.

В это же время в два часа дня Стивен Дедал отстаивает в библиотеке перед умнейшими людьми Дублина свою версию биографии и личности Шекспира, например, то, что он и играл, и считал себя тенью отца Гамлета. Несмотря на оригинальность и желание быть понятым, он так и остаётся изгоем среди собравшихся: ни его стихов не печатают в сборнике молодых поэтов, ни самого не приглашают на вечер, в отличие от его приятеля Мэйлахи (или Быка) Маллигана, который тоже здесь. И без того оскорблённый, Стивен получает для своих обид все новые поводы. В библиотеку наведывается и Блум, едва не повстречавшись со Стивеном.

Середина дня, и горожане занимаются своими делами. Дружки Блума обсуждают прелести его жены, сам Леопольд Блум перебирает книжки мазохистского содержания, выбрав одну из них. Буян Бойлан отправляет по некоему адресу с посыльным вино и фрукты. Стивен встречает свою сестру, недавно расставшуюся с отцом.

Блум знает из письма, что на четыре назначена встреча его жены Молли с Буяном Бойланом. Он подозревает об их любовной связи, которая и на самом деле существует. Встретив Бойлана, Блум тайком следует за ним в ресторан «Ормонд» на набережной, кстати, обедает там со своим знакомым, слушает музыку, потом узнает, что Бойлан уезжает в коляске. Ревность, тайное желание измены его жены с другим мужчиной, этой «Пенелопы», удовлетворяющей всех, к своему и их удовольствию, — все это переполняет душу Блума на фоне волнующей музыки. Воображая то, что происходит у него дома в его отсутствие, он пишет ответное письмо Марте, отказываясь от немедленной встречи с ней и наслаждаясь самой игрой, оттягивающей наслаждение. В пять часов в кабачке Барни Кирнана собираются ирландские патриоты, обсуждая текущие дела — свои собственные и своей бедной, угнетаемой англичанами и евреями страны. В поисках Мартина Каннигема по поводу страховки похороненного утром Дигнама сюда заглядывает и Блум. Выпивая, патриоты дискутируют, задевая еврея Блума, не поддерживающего их экстремизм в отношении англичан, в частности. Дело кончается антисемитской выходкой в его адрес: когда Блум садится в карету, в него швыряют пустой банкой.

Часам к восьми Блум оказывается на пляже у моря, где онанирует, наблюдая одну из трёх молодых подружек, Герти Макдауэлл, которая, чувствуя его интерес, как бы нечаянно демонстрирует своё нижнее белье и прочие тайные прелести. Когда она с подругами уходит, Блум обнаруживает её хромоту. Тогда же оказывается, что его часы остановились в полпятого. Не тогда ли, думает Блум, когда Бойлан «заделал» его жене?

Встречаться с женой у Блума нет желания. В десять вечера он оказывается в приюте для рожениц доктора Хорна, где одна из многодетных мамаш уже третьи сутки не может разрешиться очередным младенцем. Войдя туда, Блум обнаруживает компанию пьющих и хохмящих юношей, среди которых находится и Стивен Дедал. Леопольд пьёт и разговаривает с ними. Тут стоит заметить, что роман «Улисс» не прост для чтения и пересказа, ибо написан в жанре потока сознания. В этой же главе автор ещё и имитирует различные литературные стили, начиная с древнейших и кончая ему современнейшими. Среди юношей словоблудит и Бык Маллиган. Соблазнительные разговоры подогреваются приходом санитарки, сообщающей, что дама наконец-то родила. Весёлая компания отправляется пить и гулять дальше в кабак, а Стивен со своим приятелем Линчем отделяются от остальных, чтобы идти в публичный дом Беллы Коэн. Почему-то Блум, чувствуя симпатию к Стивену, решает следовать за молодыми людьми.

В полночь он оказывается в самом сердце дублинского ночного разврата. Пьяный Блум галлюцинирует, видя своих родителей, знакомых женщин, встреченных за день случайных людей. Он вынужден защищаться от обвинений этими призраками в разных тайных гнусностях. Подсознание его, жажда власти и почестей, страхи, сексуальный мазохизм прут наружу «в лицах и картинках». Наконец он оказывается с проституткой Зоей в борделе, где встречает Стивена с его приятелем. Пьяный нарко-эротический бред продолжается, реальность не отделить от сознания. Блум, обращённый в женщину, обвиняется во всяких извращениях, в том числе в удовольствии от подглядывания за прелюбодейством своей жены с Бойланом. Вдруг в разгар оргии Стивен видит призрак своей бедной матери, вставшей из могилы. Он разбивает люстру тростью и бежит из борделя на улицу, где вступает в драку с солдатами. Блум, выйдя за ним, кое-как улаживает скандал, склоняется над телом лежащего в пыли юноши и узнает в нем своего умершего одиннадцать лет назад в младенчестве сына Руди.

Начинается третья часть книги, состоящая из трёх последних эпизодов. В час ночи Блум и Стивен добираются до ночной чайной «Приют извозчика», где и устраиваются в углу. Блум всячески поддерживает разговор, периодически заходящий в тупик, показывает Стивену фотографию своей жены и приглашает в гости, чтобы познакомить с нею. Обсудив по дороге множество важнейших для нетрезвых людей вопросов, они добираются в два ночи до блумовского дома и, с трудом открыв его, сидят на кухне, пьют какао и опять разговаривают на всевозможные темы, потом идут в сад, совместно мочатся, после чего благополучно расходятся в разные стороны.

Лёжа затем вместе с женой в постели, Блум, среди прочего, размышляет о неверности своей супруги с целой чередой предполагаемых им любовников, немного разговаривает с ней и наконец засыпает.

Заканчивается роман сорокастраничными без знаков препинания излияниями миссис Молли Блум о её ухажёрах, о муже, об интимных предпочтениях, по ходу дела она обнаруживает, что у неё начинается менструация, которая, впрочем, не мешает всяким соблазнительным её мыслям, в результате чего огромный роман заканчивается словами: «так что он почувствовал мои груди их аромат да и сердце у него колотилось безумно и да я сказала да я хочу Да».