Действие разворачивается в начале XVIII века в Швейцарии.

В один прекрасный день в селе Глаттфельден, что расположено где-то на севере Швейцарии, появляется статный и красивый незнакомец, одетый в зелёный сюртук. Это мастер Лее. Когда-то давно он покинул родное село и отправился странствовать по свету.

Проделав путь от подмастерья до искусного каменотёса и архитектора, поработав во всех больших городах Германии, он возвращается на родину. Здесь мастер Лее принимает решение попытать счастья в столице и основать в Цюрихе собственное дело. Прежде чем переехать в город, он женится на дочери сельского пастора.

По прибытии молодой архитектор не только много и напряжённо работает, но и принимает участие в общественной жизни. К несчастью, смерть настигает его в расцвете сил.

Мастер Лее оставил своей вдове множество незавершённых дел, и, после того как они были приведены в порядок, выясняется, что все состояние семьи составляет лишь один дом. Он населён снизу доверху, как улей. Именно доход от жильцов и помогает вдове Лее и её сыну по имени Генрих сводить концы с концами.

В этом доме мальчик впервые осознает себя как мыслящее существо. Уже в раннем возрасте он начинает задумываться над тем, что есть Бог. Однажды он отказывается молиться, точно так же, как и девочка Мерет, история которой поразит воображение Генриха много лет спустя. Девочка отказывалась молиться и была замучена до смерти неким пастором.

Генрих знакомится со старьёвщицей по имени госпожа Маргрет. Он проводит много времени в её лавке, слушая истории о привидениях, колдунах, нечистой силе и т. п.

Генриху исполняется семь лет, и мать отправляет его в школу. Два его костюмчика перешиты из зелёной военной формы отца. Поэтому мальчики нашего героя прозывают «зелёным Генрихом». В школе он впервые сталкивается с такими понятиями, как ложь, высокомерие, хвастовство.

Много времени Генрих проводит наедине с самим собой, в своём тайном детском мире. Как и многие его сверстники, он ловит бабочек и жуков, собирает разноцветные камни. Как-то увидев зверинец, Генрих решает создать и у себя такой же. В его зверинце воробьи, кролик, мышь, несколько ящериц, пауки, ужи. Но однажды Генрих решает убить животных: живыми он закапывает своих питомцев в землю.

Попав в анатомический музей при больнице и увидев в нем сосуды с эмбрионами, он решает создать нечто подобное и у себя дома. Генрих лепит из воска эмбрионы и засовывает их во флаконы из-под одеколона и спирта. Каждому он даёт имя. Кажому из них он составляет гороскоп, согласно некоему пособию по теософии, которое он нашёл в доме госпожи Маргрет. Но и этот мир гибнет: защищаясь от разъярённой кошки, Генрих бросает в неё своих восковых уродцев.

Наконец тихие игры наедине с самим собой надоедают Генриху. Он сходится с компанией мальчишек. Вместе они устраивают театральные представления, и, когда в город приезжает труппа немецких актёров и даёт представление «Фауста», Генрих тоже принимает участие в спектакле. Он исполняет роль морского котика.

В двенадцать лет Генрих поступает в реальное училище. Среди сыновей зажиточных горожан наш герой чувствует себя чужим. Чтобы стать таким, как все, Генрих крадёт серебряные монеты из сбережений матери. Когда герой случайно принимает участие в обструкции одному нелюбимому учителю, сотоварищи выдают его за «главного зачинщика бесчинства». В результате Генриха исключают из училища. Теперь, свободный от занятий, он обнаруживает страсть к рисованию и заявляет матери, что хочет стать художником. Мать противится этому и решает отправить Генриха в деревню к своему брату пастору. Здесь юный герой встречает молодую вдову по имени Юдифь. Острое, невыразимое наслаждение охватывает Генриха, когда он находится рядом с ней.

И в деревне Генрих продолжает рисовать. Он часто уходит в леса, где рисует с натуры деревья и лесные ручьи. За это родственники прозывают его «художником». Однажды герой попадает в дом сельского учителя. Там он знакомится с Анной, его дочерью. В своём сердце Генрих уносит её светлый, неземной образ.

В одном из писем Генрих вновь сообщает матери о намерении стать художником. К разным людям обращается госпожа Лее за советом, как ей поступить с сыном, ни от кого, однако, она не получает толкового ответа. Между тем в деревне Генрих продолжает свои занятия живописью. Несколько своих рисунков он дарит Юдифи. Но его сердце принадлежит Анне. Зелёный Генрих становится частым гостем в доме её отца.

Тем временем тяжело заболевает и умирает бабушка Генриха. На поминках, согласно древнему обычаю, Анна и Генрих исполняют танец. После печального ритуала наш герой провожает Анну домой. Их путь лежит через кладбище. И здесь, среди могил, они целуются в первый раз.

Генриху нужно возвращаться в город. Он становится учеником некоего гравера Хаберзаата, ремесленника от искусства, создающего аляповатые швейцарские пейзажи по одному стандарту: праздничные голубые небеса и изумрудно-зелёные пейзажи. Генриху совсем не по душе копирование с образцов Хаберзаата.

Когда следующим летом наш герой снова отправляется в деревню, надеясь, конечно же, увидеть Анну, его постигает разочарование: возлюбленная уехала учиться во французскую Швейцарию. Генрих пишет Анне длинные любовные письма, но не посылает их. Самое страстное из своих писем он пускает плыть по реке, думая, что никто не прочитает его. Однако купающаяся Юдифь находит это письмо.

Наш герой возвращается в город, где продолжает своё «обучение» живописи. Но Генрих не желает быть ремесленником, он порывает со своим наставником и сообщает об этом своей матери.

Весной следующего года Генрих вновь отправляется в деревню и встречается с Анной, которая вернулась на родину. Однако теперь их отношения гораздо холоднее, чем были раньше. Изысканные манеры, привитые Анне за границей, отпугивают Генриха. Каждый раз, когда герой видит Анну, он испытывает робость и не решается вступить с ней в разговор. Он часто уединяется в лесной чаще, где пишет портрет своей возлюбленной. Впервые он познает любовное томленье.

Время бежит быстро. И вот миновало ещё полгода. Вскоре после Рождества Генрих получает от своего дяди приглашение принять участие в празднике: несколько деревень объединились, с тем чтобы отметить масленицу грандиозным театральным представлением. В основу представления взят шиллеровский «Вильгельм Телль». Анна играет роль Берты фон Брунек, Генриху достаётся роль Ульриха фон Руденца.

Возвращаясь с праздника, Генрих, охваченный страстью, начинает осыпать Анну поцелуями, но девушка вырывается из его объятий. Странное чувство охватывает Генриха: ему кажется, что он держит в своих объятиях бесконечно далёкий и безжизненный предмет.

Проводив Анну, герой по дороге домой заходит в таверну, где веселится деревенская молодёжь. В таверне он встречает Юдифь, которая приглашает его к себе. Юдифь показывает Генриху его письмо, адресованное Анне, и требует, чтобы тот без утайки рассказал ей всю историю его отношений с дочерью учителя. Внезапно Юдифь обнимает Генриха и начинает целовать его. Генрих отвечает ей взаимностью, но вдруг перед нашим героем возникает образ Анны, он вырывается из объятий молодой женщины и убегает, обещая себе никогда больше не видеться с Юдифью.

Вернувшись в Цюрих, Генрих наконец находит себе достойного учителя живописи: им становится прославленный и талантливый акварелист по имени Ремер (что в переводе с немецкого означает «римлянин»), только что возвратившийся из Рима. Под его руководством Генрих начинает делать сложные и содержательные работы. Через некоторое время выясняется, что Ремер страдает тяжёлым психическим заболеванием. Он внезапно уезжает в Париж, где, по дошедшим до Генриха слухам, проводит остаток своих дней в больнице для умалишённых.

Однажды в гости к матери Генриха приходит сельский учитель со своей дочерью. Анна тяжело больна, и отец привёз её в город, чтобы показать врачам. Когда они собираются возвращаться в деревню, Генрих объявляет о своём намерении прервать свои занятия живописью и поехать с ними.

Все дни он проводит в доме сельского учителя у постели Анны. Вечерами же, нарушая своё обещание, тайком встречается с Юдифью. Здоровье Анны между тем ухудшается. Она уже почти не встаёт с кровати. Через некоторое время Анна умирает. Когда на похоронах последний солнечный луч озаряет лицо покойной, лежащей в окружении белых роз, Генрих вдруг чувствует себя почти счастливым: словно вместе с Анной оказалась похороненной часть его жизни, часть его опыта.

Сразу же после похорон Генрих спешит к Юдифи. Он навсегда прощается со своей подругой и вместе с матерью возвращается в город.

Генриху исполняется восемнадцать лет. Он подлежит воинской повинности. Однажды по дороге, которая пересекает плац для военных занятий, проезжает большая повозка. Такие повозки, нагруженные доверху всяким добром, служат средством передвижения семьям, направлявшимся в Америку. Среди переселенцев Генрих замечает Юдифь.

Чтобы продолжить своё художественное образование, Генрих отправляется в Мюнхен. К сожалению, из-за недостатка средств у него нет возможности обучаться в Королевской Академии, зато он знакомится с двумя молодыми живописцами: шведом Эриксоном и талантливым голландцем по имени Люс. Вместе они принимают участие в празднестве художников. Генрих и его друзья изображают героев древних мифов: Люс одет как ассирийский царь, Эриксон как предводитель свиты богини охоты, Розалия, его возлюбленная, богатая молодая вдова, изображает Венеру, а Агнес, подруга Люса, едет на колеснице в образе Дианы.

После праздника Люс пытается соблазнить Розалию, обещая той бросить, забыть Агнес. Не только Эриксон, с которым, как выясняется, Розалия уже тайно обручена, но и Генрих становится свидетелем этой сцены. И когда наш герой пытается вступиться за честь Агнес, Люс вызывает его на поединок. Тут же он берет свой вызов назад и сообщает всем присутствующим о своём намерении покинуть Мюнхен..

Эриксон и Розалия венчаются и вскоре уезжают из Мюнхена. Генрих остаётся один.

Он продолжает своё образование, посещая лекции по анатомии, занимаясь философией, историей и литературой. Вскоре он приобретает определённую известность в студенческих кругах, но свободная жизнь приводит к тому, что наш герой оказывается во власти кредиторов. Он безуспешно пытается продать одну из своих картин. Мать героя не только присылает Генриху свои последние сбережения, но и закладывает свой дом. Ее денег хватает Генриху ненадолго. Несколько дней подряд Генрих вынужден голодать. Герой за бесценок продаёт свою флейту и некоторые из рисунков. Он вынужден работать у некоего старьёвщика, раскрашивая к праздникам флагштоки. Его безотрадное существование скрашивает дружба со служанкой Хульдой.

Неожиданно умирает хозяйка дома, в котором остановился Генрих. К тому же герой встречает своего соотечественника, который совершает свадебное путешествие по Европе. Тот рассказывает Генриху о его матери. После этой встречи Генрих видит сон, в котором мать зовёт его к себе. Генрих принимает решение вернуться на родину.

В течение нескольких дней Генрих бредёт по дороге. Устав, он хочет переночевать в церкви. Но пастор гонит его прочь. Утомлённый Генрих опускается на садовую скамейку посреди кладбища. Там его находит дочь графа Дитриха В...бергского Доротея Шонфунд. Она приводит его в графский замок, где, среди большого собрания картин, Генрих, к большому удивлению, находит и свои творения.

В замке Генрих приводит в порядок собрание картин графа, влюбляется в Доротею, вместе с которой ведёт дебаты с местным пастором. Здесь же он знакомится с атеистом Петером Гильгусом, исповедующим учение Людвига Фейербаха. По совету графа Генрих снова решает выставить свои картины на продажу, и две из них покупает его мюнхенский друг Эриксон. Неожиданно Генрих получает наследство старьёвщика, у которого он когда-то работал. Разбогатев, он принимает окончательное решение возвратиться домой. Его мать находится при смерти, и, когда Генрих входит в её комнату, священник уже читает над ней молитву.

После смерти матери Генрих Лее поступает на государственную службу. Его жизнь теперь течёт тихо и размеренно. Но его душа опустошена, все чаще Генриха преследует желание свести счёты с жизнью. Случайно он встречает Юдифь, которая, разбогатев, вернулась из Америки. Юдифь признается Генриху в любви.

На протяжении двадцати лет Генрих и Юдифь живут вместе. Во время смертоносной эпидемии Юдифь, помогая детям бедняков, тяжело заболевает и умирает.