Привычная петербургская жизнь, к которой возвращается Анна, вызывает у нее разочарование. Она никогда не была влюблена в мужа, бывшего много старше ее, и испытывала к нему только уважение. Теперь же его общество становится для нее тягостно, она замечает малейшие его недостатки: слишком большие уши, привычку трещать пальцами. Не спасает ее и любовь к восьмилетнему сыну Сереже. Анна пытается вернуть себе душевное равновесие, но это ей не удается – главным образом потому, что Алексей Вронский всячески добивается ее расположения. Вронский влюблен в Анну, и любовь его усиливается оттого, что роман с дамой большого света делает его положение еще более блестящим. Несмотря на то что вся его внутренняя жизнь наполнена страстью к Анне, внешне Вронский ведет обычную, веселую и приятную жизнь гвардейского офицера: с Оперой, французским театром, балами, скачками и прочими удовольствиями. Но их отношения с Анной слишком отличаются в глазах окружающих от необременительного светского флирта; сильная страсть вызывает всеобщее осуждение. Алексей Александрович Каренин замечает отношение света к роману своей жены с графом Вронским и высказывает Анне свое недовольство. Будучи высокопоставленным чиновником, «всю жизнь свою Алексей Александрович прожил и проработал в сферах служебных, имеющих дело с отражениями жизни. И каждый раз, когда он сталкивался с самою жизнью, он отстранялся от нее». Теперь он чувствует себя в положении человека, стоящего над пучиной.
Попытки Каренина остановить неудержимое стремление жены к Вронскому, попытки самой Анны сдержать себя оказываются безуспешны. Через год после первой встречи она становится любовницей Вронского – понимая, что теперь они связаны навсегда, как преступники. Вронский тяготится неопределенностью отношений, уговаривает Анну оставить мужа и соединить свою жизнь с ним. Но Анна не может решиться на разрыв с Карениным, и даже то, что она ждет ребенка от Вронского, не придает ей решимости.
Во время скачек, на которых присутствует весь высший свет, Вронский падает со своей лошади Фру-Фру. Не зная, насколько серьезно падение, Анна так неприкрыто выражает свое отчаяние, что Каренин вынужден немедленно увезти ее. Она объявляет мужу о своей неверности, об отвращении к нему. Это известие производит на Алексея Александровича впечатление выдернутого больного зуба: он избавляется наконец от страданий ревности и уезжает в Петербург, оставив жену на даче в ожидании его решения. Но, перебрав все возможные варианты будущего – дуэль с Вронским, развод, – Каренин решает оставить все без изменений, наказав и унизив Анну требованием соблюдать лживую видимость семейной жизни под угрозой разлуки с сыном. Приняв это решение, Алексей Александрович обретает достаточно спокойствия, чтобы с присущим ему упорным честолюбием отдаться размышлениям о делах службы. Решение мужа вызывает у Анны взрыв ненависти к нему. Она считает его бездушной машиной, не думающей о том, что у нее есть душа и потребность любви. Анна понимает, что загнана в угол, потому что не в силах променять свое нынешнее положение на положение любовницы, бросившей мужа и сына и заслуживающей всеобщего презрения.