Humbert Humbert pénètre dans la demeure de l'écrivain de télévision Claire Quilty et le tue. Il se souvient alors de ses quatre dernières années. Professeur de littérature française il loue une chambre pour l'été dans la New Hampshire chez une veuve snob, Charlotte Haze, dont la fille Lolita l'attire irrésistiblement. Il épouse la mère pour se rapprocher de la fille mais, lorsque Charlotte apprend la vérité, en lisant son journal intime, elle se jette sous une voiture. Humbert va chercher Lolita dans un camp de vacances où l'avait envoyée sa mère et la conduit dans l'Ohio où il doit enseigner et où il l'inscrit dans une école privée. Il découvre qu'elle profite de ses activités dans la troupe dramatique pour rencontrer un autre homme. Il l'emmène dans un voyage en voiture à travers la pays tout en se sentant suivi par un inconnu. Tous deux tombent malades et une nuit Lolita disparaît de l'hôpital. Quelques années plus tard, Humbert reçoit une lettre de Lolita. Elle est enceinte et mariée à un jeune travailleur manuel. Il lui rend visite et elle lui avoue qu'elle a toujours fréquenté Quilty, même avant leur rencontre : c'est lui qui les a suivis et qui s persécuté Humbert. Elle refuse de partir avec Humbert, il lui donne de l'argent et va tuer Quilty. Un épilogue nous informe que Humbert est mort d'une crise cardiaque en prison.