Amerika'ya taşınan İngiliz profesör Humbert Humbert, dul Charlotte'un evinde bir oda kiralar. Evin genç kızı Dolores ile karşılaştığında, ona Lolita adını takar ve bu ergen kıza karşı derin, gizli bir tutku beslemeye başlar.
Lolita'ya yakın olabilmek için hiç sevmediği Charlotte ile evlenmeyi göze alacak kadar ileri gider.
Charlotte'un beklenmedik bir şekilde ölümünün ardından Humbert, Lolita'yı yanına alarak Amerika'nın uzun yollarına düşer.
İkili otel odalarında geçen günler boyunca Humbert'in takıntısı giderek daha karanlık bir hal alır. Lolita ise bu yolculukta hem çocukluğunu yaşamaya çalışan hem de Humbert'in tutsaklığında sıkışıp kalmış bir genç kızdır.
Zamanla Humbert'in saplantısı onu ve Lolita'yı giderek daha tehlikeli bir yola sürükler. Humbert aklını kaybetme noktasına gelirken, Lolita'nın hayatı da geri dönüşü olmayan bir şekilde değişir.
İkili arasındaki bu yasak ve hastalıklı ilişki, her iki karakteri de beklenmedik sonuçlara doğru götürür.