Восьмилетняя Неточка живёт в каморке на чердаке большого петербургского дома. Ее мать шитьём и стряпаньем зарабатывает на пропитание всей семье. Отчим, Егор Ефимов, человек странный. Он талантливый скрипач, но забросил музыку, потому что «злодейка» жена якобы загубила его дарование. Только её смерть «развяжет» его.

Грубый и бесцеремонный, он беззастенчиво живёт за счёт опороченной им женщины, которая, несмотря ни на что, продолжает его любить. Она уже давно и опасно больна.

В юности Ефимов был вольным кларнетистом у богатого и доброго помещика, из чьего оркестра ушёл после внезапной смерти своего друга, итальянского скрипача. Тот был «дурным человеком», но с чертами сверхъестественного. «Дьявол ко мне навязался», — вспоминал о нем впоследствии Ефимов. Итальянец завещал ему свою скрипку и выучил на ней играть. С тех пор Ефимовым овладело гордое сознание своей гениальности, исключительности, вседозволенности. Не испытывая никакой благодарности к помогавшим ему людям (помещику и графу), он пропивал деньги, даваемые ему для поездки в Петербург, где бы он мог развить свой талант. Лишь через семь лет беспорядочных скитаний по провинции он наконец оказался в столице.

Здесь уже 30-летний скрипач сошёлся с юным коллегой, русским немцем Б., с которым делил кров и пищу. В утратившем технические навыки друге Б. поражало «глубокое,  инстинктивное понимание искусства», но удручали самоуверенность и «беспрерывная мечта о собственном гении». Б. упорно трудился и, несмотря на сравнительно скромное дарование, в конце концов достиг успеха и стал известным музыкантом. Талантливый же Ефимов, не обладая «ни терпением, ни мужеством», постепенно спивался и вёл себя все более непорядочно. Друзья расстались, но Б. навсегда сохранил симпатию и сострадание к товарищу юности. Вскоре Ефимов женился на матери двухлетней тогда Неточки, мечтательнице, поверившей в его талант и готовой пожертвовать всем ради мужа. Как-то Б. помог старому другу устроиться в театральный оркестр. Тот не отдавал ни копейки жалованья жене и «дочери», пьянствуя сам и поя приятелей. Вскоре он был уволен из-за скверного, высокомерного характера.

Не понимая истинных взаимоотношений матери и отчима, Неточка страстно привязывается к «отцу». Он так же «гоним» строгой матерью, как она сама. Девочку вдохновляют мечты, навеянные речами Ефимова: после смерти матери они вместе с «отцом» покинут убогий чердак и уйдут в новую, счастливую жизнь — в «дом с красными занавесами», богатый особняк, видный из их окна.

Когда на гастроли в Петербург приезжает знаменитый скрипач С-ц, для Ефимова делом жизни становится попасть на его концерт. Он должен доказать себе, что и С-ц — ничто перед его не признанным из-за «злых» людей, но великим гением. Где взять деньги на билет? Пользуясь слепой любовью к себе Неточки, отчим заставляет её обмануть больную мать, пославшую дочь за покупками с последними рублями. Отдав деньги «отцу», девочка должна сказать, что потеряла их. Разгадав план мужа, мать впадает в отчаяние. Вдруг от Б. приносят билет на концерт С-ца. Ефимов уходит. Потрясённая женщина в этот же вечер умирает. Ночью нищий музыкант возвращается, убитый сознанием своего ничтожества перед искусством С-ца, Неточка в волнении бросается к обезумевшему «отцу» и увлекает его прочь из дому, навстречу своей детской мечте, хотя сердце её и болит по оставленной мёртвой матери. На улице Ефимов убегает от «дочери», которая с криками пытается догнать безумца, но падает без чувств. Сам он вскоре попадает в больницу, где умирает.

Теперь Неточка живёт в том самом «доме с красными занавесами», принадлежащем князю X-му, умному, доброму и сострадательному «чудаку». Она долго болела после пережитого, но затем новое чувство овладело её сердцем. Это любовь к прелестной и гордой ровеснице Кате, дочери князя. Резвая Катя вначале невзлюбила грустную и болезненную «сиротку», ревнуя к ней своего отца. Однако та внушила к себе уважение, с достоинством отразив насмешки княжны над её родителями. Способности Неточки к учению также уязвляют самолюбивую шалунью, чья холодность глубоко ранит девочку. Однажды Катя решает подшутить над злой и вздорной тёткой князя: она впускает в её комнаты бульдога Фальстафа, внушающего старой княжне ужас. Неточка берет на себя Катину вину и отбывает наказание, запертая в тёмной комнате до четырёх часов утра, потому что о ней забыли. Взволнованная несправедливостью Катя поднимает шум, и девочку освобождают. Теперь между ними — открытая взаимная любовь: они плачут и смеются, целуют друг друга, секретничают до утра. Оказывается, Катя тоже давно любит подругу, но хотела «помучить» её ожиданием. Заметив неестественное возбуждение княжны, взрослые разлучают девочек. Вскоре Катя с родителями надолго уезжает в Москву.

Неточка переселяется в дом 22-летней Александры Михайловны, замужней сестры Кати. «Тихая, нежная, любящая» женщина рада заменить «сиротке» мать и много сил отдаёт её воспитанию. Счастье девочки омрачается лишь безотчётной антипатией к Петру Александровичу, мужу Александры Михайловны. Она чувствует в их неестественных отношениях какую-то тайну: муж всегда угрюм и «двусмысленно сострадателен», а жена робка, страстно-впечатлительна и как будто в чем-то виновата. Она худа и бледна, её здоровье постепенно ухудшается из-за постоянной душевной боли.

Неточке уже тринадцать. Она способна многое отгадать, но от действительности её отвлекает проснувшаяся страсть к чтению. Случайно девочка находит доступ в домашнюю библиотеку, где хранятся запретные для неё романы. Теперь она живёт «фантазиями», «волшебными картинами», далеко уносящими её от «унылого однообразия» жизни. В течение трёх лет она таится даже от старшей подруги. Между ними давно нет доверия, хотя взаимная любовь так же сильна. Когда Неточке исполняется шестнадцать, Александра Михайловна замечает у неё «чудный голос»: с этих пор девушка учится пению в консерватории.

Как-то раз в библиотеке Неточка находит забытое в книге старое письмо. Некий С. О. пишет Александре Михайловне. Девушка узнает мучившую её восемь лет тайну: уже замужем Александра Михайловна полюбила «неровню», мелкого чиновника. После недолгого и вполне «безгрешного» счастья начались «пересуды», «злоба и смех» — общество отвернулось от «преступницы». Муж, однако, защитил её, но велел С. О. срочно уехать. Малодушный возлюбленный навсегда простился с «забывшейся» «грустной красавицей».

Потрясённая Неточка открывает смысл «долгого, безвыходного страдания» Александры Михайловны, её «жертвы, приносимой покорно, безропотно и напрасно». Ведь Петр Александрович «презирает её и смеётся над ней»: прежде чем войти в кабинет жены, он обычно перед зеркалом «переделывает» своё лицо. Из напевающего и смеющегося человека превращается в понурого, сгорбленного, убитого горем. Увидевшая это Неточка язвительно хохочет в лицо «преступнику, который прощает грехи праведнику».

Вскоре Петр Александрович, которого жена подозревает в скрытой за беспричинной придирчивостью любви к Неточке, выслеживает девушку в библиотеке и видит заветное письмо. Желая оправдаться сам, он обвиняет Неточку в безнравственной переписке с любовниками. Во время бурной сцены в кабинете Александры Михайловны муж грозит выгнать воспитанницу из дому. Неточка не опровергает клеветы, боять «убить» подругу правдой. Та защищает девушку. Притворщик в злобе напоминает жене о прошлом «грехе», чем доводит её до обморока. Неточка обличает его моральное тиранство над женой ради того, «чтоб доказать», что он «безгрешнее её»! Перед тем как навсегда покинуть их дом, она должна ещё поговорить с помощником Петра Александровича Овровым, который неожиданно её останавливает.