Humbert Humbert, sedemindvajsetletni učitelj francoske književnosti, ima izjemno nagnjenost k nimfetom, kot jih imenuje, za očarljiva dekleta od devet do štirinajst let. Dolg otroški vtis ga je obdaril s to podzemno izkušnjo, ki se je odrezala bolj zrelim ženskam. Dejanje izpovednega romana, ki ga je napisal Humbert, ki je v zaporu, sega v poletje 1947. Deset let prej, ko je živel v Parizu, se je poročil, a žena ga je zapustila zaradi ruskega polkovnika emigrantov, tik preden se je preselil v Ameriko. Tam je sodeloval pri različnih raziskovalnih projektih, se v sanatoriju zdravil zaradi melanholije in, ko je zapustil naslednjo bolnišnico, najel hišo v Madame Charlotte Haze v Novi Angliji. Ljubiteljica Dolores ima dvanajstletno hčer Lau, Lolita, opomin na tisto otroško ljubezen do Humberta, katere izguba je dala njegovo erotično življenje tako čudno smer.
Humbert preveri strani svojega dnevnika o hrepenenju poželenja po Loliti, ko nenadoma ugotovi, da jo mati pošlje v poletni tabor. Charlotte napiše pismo Humbertu, v katerem izjavi svojo ljubezen do njega in zahteva, da zapusti njeno hišo, če ne bo delil njenih občutkov. Po nekaj obotavljanja Humbert sprejema predlog, "da se iz najemnikov preseli v sostanovalce." Poroči se z materjo in niti za trenutek ne pozabi na svojo bodočo pastorko. Odslej mu nič ne preprečuje, da bi z njo komuniciral. Vendar se izkaže, da namerava Charlotte po poroki takoj po taborišču poslati Lolito v penzion, nato pa na Beardsley College. Humbertovi načrti se rušijo. Ko plava v gozdnem jezeru, želi utopiti ženo, a žal ne more, ko izve, da jih sosed umetnika opazuje s hriba.
Gospa Humbert najde in prebere možev dnevnik in ga popolnoma izpostavi. Medtem ko mrzlično razmišlja, kako bi se rešil iz te situacije, Charlotte v solzah in jezi teče po cesti, da bi poslala pisma in se spravila pod avto.
Po ženinem pogrebu se junak odpravi za Lolito. Ko je prijel oblačila zanjo in tablete za spanje, deklico obvesti, da je mama na predvečer hude operacije v bolnišnici. Ko jo je Lolita odpeljala iz kampa, jo bo Humbert odpeljal v mesta in hotele. V prvem od njih daje deklici uspavalne tablete, da uživa v spanju. Spalne tablete ne delujejo. Humbertova noč muke in neodločnosti, ki se ne upa dotakniti Lolite, se konča z jutranjim prebujanjem in zapeljevanjem očeta. Na presenečenje slednjih Lolita ni bila devica, pred kratkim pa jo je "poskusila" s sinom vodje taborišča.
Intimnost spremeni Humbertov odnos z Lolito. Odkrije, da je njena mati mrtva. Od avgusta 1947 skozi vse leto potujejo po Združenih državah Amerike in menjajo moteli, koče in hotele. Junak poskuša deklico podkupiti z obljubo različnih užitkov in grozi s težavami, če ga izroči policiji kot zapeljivca. Pred popotniki se odpirajo številne znamenitosti države. Vzporedno se med njimi dogajajo škandali. Rajska blaženost ne obljublja stabilne sreče. Namesto da bi se skrival nekje v Mehiki, Humbert zavije vzhodno od Amerike, da bi deklico poslal v zasebno gimnazijo v Beardsleyju.
1. januarja 1949 Lolita dopolni štirinajst let. Že delno izgublja čar svojega nimfetizma, njen besednjak postaja neznosen. Od Humberta zahteva denar za zadovoljevanje njegovih posebnih želja, jih skriva, da bo, kot se sumi, zbežal pred njim. V gimnaziji se začne ukvarjati z gledališčem.Medtem ko vadi dramo Začarani lovci, se Lolita zaljubi v svojega avtorja, slovitega dramatika Quilty, nepremagljivega junaka reklamne cigarete Dromedary. Če se počuti, da nekaj ni v redu, Humbert teden dni pred premiero sprejme Lolito iz Beardsleyja.
Poleti 1949 se začne njihovo zadnje potovanje v Ameriko. Humberta preganjajo sumi o njeni izdaji. Boji se, da bo Lolito dolgo pustil pri miru, preverja pištolo, ki jo hrani v škatli. Ko enkrat opazi češnjev Cadillac, ki jim sledi v daljavi. Je kdo najel detektivko, da bi jih spremljal? Kaj je ta plešast gospod, s katerim se je Lolita naglo pogovarjala? Na cesti v mestih gledajo predstave nekaterih Quilty in Damor Block. Njihov zasledovalec menja avtomobile, nekaj igralcev najdemo v češnjevem kadiluku. Lolita zvabi Humberta, vodi ga za nos skupaj s sostorilci svojega novega ljubimca.
V Elphinstoneu Lolita z visoko vročino odpeljejo v bolnišnico. Humbert se je prvič po dveh letih ločil od svoje ljubljene. Potem tudi zboli. Ko bo Lolito pobral iz bolnišnice, se je izkazalo, da je dan pred tem odšla s svojim stricem.
Tri leta in pol mine brez Lolite. Najprej Humbert jaha v obratnem vrstnem redu zaradi svojega iznajdljivega tekmeca. Jeseni doseže Beardsley. Do naslednje pomladi se zdravili v sanatoriju. Nato sreča tridesetletno naivno, nežno in brezumno dekle po imenu Rita, ki je Humberta rešilo iz ožine. Na univerzi Kantripe predava leto dni. In končno konča v New Yorku, kjer 22. septembra 1952 prejme pismo Lolita. Poroča, da je poročena, da pričakuje otroka, da potrebuje denar za poplačilo svojih dolgov, saj se mož odpravlja z njo na Aljasko, kjer mu obljubi službo.
Humbert določi naslov z žigom in, vzame pištolo s seboj, krene na pot. Lolito najde v baraki na obrobju majhnega mesta, ki je poročena s skoraj gluhim vojnim veteranom. Končno razkrije ime svoje zapeljivke: to je dramatičarka Claire Quilty, razžaljeni genij, ki je do majhnih otrok zelo ravnodušen. Mislila je, da je Humbert to ugotovil že zdavnaj. Quilty, ko jo je ukradel, se je odpeljal na ranč in zagotovil, da bo jeseni imel srečo, da poskusi vlogo v Hollywoodu. Toda tam je Lolito čakalo pijančevanje, droge, perverzije in skupinske orgije, pri katerih ni hotela sodelovati, in jo vrgli na ulico. Nadaljnje trdo preživljanje, srečanje s bodočim možem ...
Humbert ponudi Loliti, naj takoj pusti moža pri njem, noče, nikoli ga ni ljubila. Humbert daje njej in možu štiri tisoč dolarjev - dohodek od doma svoje pokojne matere - in se odpravi v lov na dramatiko Claire Quilty.
Po Loliti se mu zdi malo prigovarjanja. Humbert se vrne v Ramzdel, kjer je živel s Charlotte, vse premoženje prenese na ime Lolita, ugotovi naslov Quilty.
Nato odide v Parkington, kjer prodre v prednikov grad svojega sovražnika in s pištolo v rokah z njim napol norega pogovora, izmenično s streli, napakami, zgrešitvami, zadetki, pretepom dveh starejših in razpadlih trupel ter prebere razsodbo v verzih. Vse to naredi prizor maščevanja farzičen. Quilty beži pred svojim poveljnikom, ustrelijo ga ... Naslednji gosti Quilty se pojavijo v hiši, pijejo njegovo vodko, ne da bi bili pozorni na izjavo Humberta, da je ubil njihovega gospoda. V tem času okrvavljeni Quilty plazi na zgornjo ploščad, kjer se je "močno drgnil, plapolal plavuti; a kmalu ... zmrznil - zdaj za vedno. " Humbert zapusti grad.
"Lolita", njegovo priznanje, piše najprej v psihiatrični bolnišnici, kjer se preveri njegov um, nato pa v zaporu in čaka na sojenje, preden umre za srčnim infarktom. Kmalu po Humbertu umre tudi Lolita, ki se je na božični dan 1952 rešila kot mrtvo dekle.
