Maaseudun syrjäisessä kartanossa asuvat Vanja-eno ja hänen veljentyttärensä Sonja ovat uhranneet elämänsä kirjailija Serebrjakovin uran tukemiselle. Kun Serebrjakov saapuu nuoren vaimonsa Elenan kanssa kartanoon viettämään aikaa, arkinen elämä järkkyy. Vanja rakastuu epätoivoisesti Elenaan, ja myös Sonja kokee tuskallista vastakaiutonta rakkautta tohtori Astrovia kohtaan.
Turhautuminen, hukatut vuodet ja täyttymättömät unelmat purkautuvat avoimeksi konfliktiksi. Lopulta Serebrjakov päättää myydä tilan, mikä saa Vanjan murtumaan. Suurten tunteiden keskellä mikään ei kuitenkaan muutu: Serebrjakov ja Elena lähtevät, ja Vanja ja Sonja jatkavat arkeaan, hiljaisen surumielisyyden ja velvollisuudentunteen sävyttäminä.