Trīsdesmit septiņus gadus vecais franču literatūras skolotājs Humberts Humberts izjūt ārkārtas sajūsmu par nimfa, kā viņš tos sauc, burvīgajām meitenēm no deviņiem līdz četrpadsmit. Ilgstošs bērnības iespaids viņam deva šo pagrīdes pieredzi, novēršoties no nobriedušākām sievietēm. Cietumā esošā Humberta sarakstītā grēksūdzes romāna darbība aizsākās 1947. gada vasarā. Desmit gadus agrāk, dzīvojot Parīzē, viņš bija precējies, bet viņa sieva viņu atstāja krievu emigrantu pulkveža labā tieši pirms viņš pārcēlās uz Ameriku. Tur viņš piedalījās dažādos pētniecības projektos, sanatorijās ārstējās no melanholijas un, pametis nākamo slimnīcu, īrēja māju Madame Charlotte Haze Jaunajā Anglijā. Doloresas saimniecei ir divpadsmit gadus vecā meita Lau, Lolita, kas ir atgādinājums par bērnības mīlestību pret Hembertu, kuras zaudēšana viņa erotiskajai dzīvei deva tik dīvainu virzienu.
Humberts pārbauda savas dienasgrāmatas lappuses par ilgošanās pēc Lolitas kārībām, kad pēkšņi viņš uzzina, ka māte viņu sūta uz vasaras nometni. Šarlote raksta vēstuli Humbertam, kurā paziņo par savu mīlestību pret viņu un pieprasa pamest viņas māju, ja viņš nepiekrīt viņas jūtām. Pēc nelielām vilcināšanās Humberts pieņem priekšlikumu "pāriet no īrniekiem uz kopdzīvēm". Viņš apprecas ar savu māti, ne mirkli neaizmirstot par savu turpmāko pameitu. No šī brīža nekas neliedz viņam sazināties ar viņu. Tomēr izrādās, ka pēc kāzām Šarlote plāno tūlīt pēc nometnes Lolitu nosūtīt uz internātu, bet pēc tam uz Bārdlija koledžu. Humberta plāni drupinās. Peldoties meža ezerā, viņš vēlas noslīcināt sievu, bet diemžēl nevar uzzināt, ka mākslinieks kaimiņš viņus vēro no kalna.
Humberta kundze atrod un lasa sava vīra dienasgrāmatu un pilnībā pakļauj viņu. Kamēr viņš drudžaini apsver iespēju izkļūt no šīs situācijas, Šarlote asarās un dusmās skrien pāri ceļam, lai nosūtītu vēstules, un nonāk zem automašīnas.
Pēc sievas bērēm varonis dodas pie Lolitas. Saņēmis viņas drēbes un miega zāles, viņš informē meiteni, ka viņas māte atrodas slimnīcā smagas operācijas priekšvakarā. Izvedis Lolitu no nometnes, Humberts viņu vedīs uz pilsētām un viesnīcām. Pirmajā no tām viņš dod meitenei miegazāles, lai izbaudītu viņas gulēšanu. Miegazāles nedarbojas. Humberta moku un neizlēmības nakts, kas neuzdrošinās pieskarties Lolitai, beidzas ar rīta pamodināšanu un patēva pavedināšanu. Pēdējā izbrīnā Lolita nebija jaunava, bet nesen to izmēģināja kopā ar nometnes priekšnieka dēlu.
Intimitāte maina Humberta attiecības ar Lolitu. Viņš atklāj, ka viņas māte ir mirusi. Kopš 1947. gada augusta viņi visu gadu ceļo pa ASV, mainot moteļus, kotedžas un viesnīcas. Varonis mēģina piekukuļot meiteni, apsolot dažādas baudas, un draud nepatikšanas, ja viņa viņu izdod policijai kā pavedinātāju. Pirms ceļotājiem tiek atvērtas neskaitāmas valsts apskates vietas. Paralēli starp viņiem notiek skandāli. Paradīzes svētlaime nesola stabilu laimi. Tā vietā, lai slēptu kaut kur Meksikā, Humberts pagriežas uz Amerikas austrumiem, lai nosūtītu meiteni uz privātu ģimnāziju Bārdslijā.
1949. gada 1. janvārī Lolitai aprit četrpadsmit gadu. Viņa jau daļēji zaudē sava nimfestisma šarmu, viņas vārdu krājums kļūst nepanesams. Viņa prasa naudu no Humberta viņa īpašo vēlmju apmierināšanai, slēpj tās tā, lai, kā viņam ir aizdomas, uzkrājusies, viņš no viņa aizbēgtu. Ģimnāzijā viņa sāk iesaistīties teātrī.Mēģinot lugu “Apburtie mednieki”, Lolita iemīlas tās autorā, slavenajā dramaturgā Kvitīnā, reklāmas cigarešu “Dromedary” neatvairāmajā varonē. Izjūtot, ka kaut kas nav kārtībā, nedēļu pirms pirmizrādes Humberts ņem Lolitu no Bārdlija.
1949. gada vasarā sākas viņu pēdējais ceļojums uz Ameriku. Humbertu vajā aizdomas par viņas nodevību. Viņš baidās ilgstoši atstāt Lolitu vienatnē, pārbauda pistoli, kuru glabā kastē. Tiklīdz viņš pamana ķiršu Cadillac, kas seko viņiem tālumā. Vai kāds nolīga detektīvu, lai viņiem sekotu? Kas ir šis pliks kungs, ar kuru Lolita steigšus runāja? Ceļā pilsētās viņi skatās dažu Kvintija un Damora Bloka lugas. Viņu vajātājs maina automašīnas, daži aktieri ir atrodami ķirsī Cadillac. Lolita viltina Humbertu, ved viņu aiz deguna kopā ar sava jaunā mīlnieka līdzdalībniekiem.
Elphinstone pilsētā Lolita tiek nogādāta slimnīcā ar paaugstinātu drudzi. Pirmoreiz divu gadu laikā Humberts tika šķirts no mīļotā. Tad viņš arī saslimst. Kad viņš gatavojas uzņemt Lolitu no slimnīcas, izrādās, ka dienu pirms viņa aizbrauca pie sava “tēvoča”.
Trīs ar pusi gadi paiet bez Lolitas. Pirmkārt, Humberts brauc izgrieztā secībā pēc sava izgudrojuma konkurenta. Rudenī viņš sasniedz Bārdliju. Līdz nākamajam pavasarim ārstējās sanatorijā. Tad viņš satiekas ar trīsdesmit gadus veco naivo, maigo un bez prāta draudzeni vārdā Rita, kura izglāba Humbertu no šauruma. Gadu viņš pasniedz Kantripe universitātē. Visbeidzot viņš nonāk Ņujorkā, kur 1952. gada 22. septembrī saņem vēstuli no Lolitas. Viņa ziņo, ka ir precējusies, ka gaida bērnu, ka viņai ir nepieciešama nauda, lai nomaksātu parādus, jo vīrs dodas kopā ar viņu uz Aļasku, kur viņam tiek solīts darbs.
Humberts pēc adreses nosaka adresi un, paņemdams sev līdzi pistoli, dodas uz ceļa. Viņš atrod Lolitu būvē mazas pilsētas nomalē, precējies ar gandrīz nedzirdīgu kara veterānu. Beidzot viņa atklāj savas pavedinātājas vārdu: šī ir dramaturģe Klēra Kvellija, nožēlojamais ģēnijs, kurš nav vienaldzīgs pret maziem bērniem. Viņa domāja, ka Humberts to jau sen bija izdomājis. Kvintija, viņu nozagusi, brauca uz rančo, pārliecinoties, ka rudenī viņam veiksies Holivudā izmēģināt lomu. Bet tur Lolitu gaidīja piedzeršanās, narkotikas, perversijas un grupas orģijas, kurās viņa atteicās piedalīties, un tika izmesta uz ielas. Turklāt smags darbs iztikai, tikšanās ar topošo vīru ...
Humberts piedāvā Lolitai nekavējoties pamest vīru pie viņa, viņa atsakās, viņa nekad nav viņu mīlējusi. Humberts dod viņai un viņas vīram četrus tūkstošus dolāru - ienākumus no mirušās mātes mājas - un dodas medīt dramaturgu Klēru Kvelliju.
Viņš Lolitai izjūt mazliet nožēlu. Humberts atgriežas Ramzdelē, kur dzīvoja kopā ar Šarloti, nodod visus īpašumus uz Lolitas vārda, uzzina Quilty adresi.
Tad viņš dodas uz Parkingtonu, kur iekļūst sava ienaidnieka senču pilī, un ar pistoli rokās ar viņu ved puslīdz traku sarunu, pārmaiņus ar šāvieniem, nepareiziem ugunsgrēkiem, garām, trāpījumiem, divu vecu cilvēku un nolauztu ķermeņu cīņu, lasot spriedumu dzejā. Tas viss atriebības ainu padara fiktīvu. Kveins aizbēg no viņa izpildītāja, viņš viņu nošauj. Nākamie Kvatala viesi parādās mājā, dzer degvīnu, nepievēršot uzmanību Humberta paziņojumam, ka viņš nogalinājis viņu saimnieku. Šajā laikā asiņains Kvellijs izlien ārā uz augšējās platformas, kur viņš “smagi vīdēja, aplaudējot spuras; bet drīz ... iesaldēja - tagad uz visiem laikiem. " Humberts pamet pili.
Viņa atzīšanās “Lolita” vispirms raksta psihiatriskajā slimnīcā, kur tiek pārbaudīts viņa prāts, un pēc tam cietumā gaida tiesas procesu, pirms viņš mirst no sirdslēkmes. Neilgi pēc Humberta nāves mirst arī Lolita, 1952. gada Ziemassvētku dienā izlemjot par mirušu meiteni.