Левин приехал для того, чтобы сделать предложение восемнадцатилетней княжне Кити Щербацкой, свояченице Облонского, в которую давно влюблен. Левин уверен, что такая, превыше всего земного находящаяся девушка, как Кити, не может любить его, обыкновенного помещика, без особенных, как он полагает, дарований. Вдобавок Облонский сообщает ему, что у него, по всей видимости, появился соперник – блестящий представитель петербургской «золотой молодежи», граф Алексей Кириллович Вронский.
Кити знает о любви Левина и чувствует себя с ним легко и свободно; со Вронским же она испытывает непонятную неловкость. Но ей трудно разобраться в собственных чувствах, она не знает, кому отдать предпочтение. Кити не подозревает о том, что Вронский вовсе не намерен на ней жениться, и мечты о счастливом будущем с ним заставляют ее отказать Левину.
Встречая приехавшую из Петербурга мать, Вронский видит на вокзале Анну Аркадьевну Каренину. Он сразу замечает особенную выразительность всего облика Анны: «Как будто избыток чего-то так переполнял ее существо, что мимо ее воли выражался то в блеске взгляда, то в улыбке». Встреча омрачается печальным обстоятельством: гибелью вокзального сторожа под колесами поезда, которую Анна считает дурным предзнаменованием.
Анне удается уговорить Долли простить мужа; в доме Облонских устанавливается хрупкий мир, и Анна едет на бал вместе с Облонскими и Щербацкими. На балу Кити любуется естественностью и изяществом Анны, восхищается тем особенным, поэтическим внутренним миром, который является в каждом ее движении. Кити многого ждет от этого бала: она уверена, что во время мазурки Вронский объяснится с нею. Неожиданно она замечает, как Вронский беседует с Анной: в каждом их взгляде чувствуется неодолимая тяга друг к другу, каждое слово решает их судьбу. Кити уезжает в отчаянии. Анна Каренина возвращается домой, в Петербург; Вронский следует за нею.
Себя одного виня в неудаче сватовства, Левин возвращается в деревню. Перед отъездом он встречается со старшим братом Николаем, живущим в дешевых номерах с женщиной, которую взял из публичного дома. Левин любит брата, несмотря на его неудержимый характер, доставляющий множество неприятностей и ему самому, и окружающим. Тяжело больной, одинокий, пьющий, Николай Левин увлечен коммунистической идеей и организацией какой-то слесарной артели; это спасает его от презрения к самому себе. Свидание с братом усугубляет стыд и недовольство собою, которое испытывает после сватовства Константин Дмитриевич. Он успокаивается только в родовом своем поместье Покровском, решив еще больше работать и не позволять себе роскоши – которой, впрочем, и прежде не было в его жизни.