В 1947 году 37-летний профессор французского языка Гумберт Гумберт переезжает в Новой Англии, чтобы начать новую жизнь после потери первой любви. Он снимает комнату в доме вдовы Шарлотты Гейз и её 12-летней дочери Долорес, которую все называют Лолитой. Гумберт начинает испытывать к девочке сильные чувства, что вызывает у него внутренние конфликты из-за её возраста.

Шарлотта вскоре влюбляется в Гумберта и требует от него жениться на ней или покинуть дом. Чтобы быть ближе к Лолите, Гумберт соглашается на брак, при этом тайно подмешивая ей снотворное, чтобы избежать близости с ней. После того как Шарлотта находит его дневник с откровениями о своих чувствах к Лолите, она выходит из себя и погибает под колесами автомобиля.

Гумберт становится опекуном Лолиты и начинает путешествовать с ней по стране. Девочка быстро понимает его намерения и сама начинает манипулировать ситуацией. Вскоре Лолита исчезает из его жизни, когда её похищает Клэр Куилти, человек с темным прошлым и педофильскими наклонностями.

Спустя три года Гумберт получает от Лолиты письмо, в котором она сообщает о своей бедности и беременности. Он пытается вернуть её, но она отказывается от его предложений. В конечном итоге Гумберт решает отомстить Куилти и убивает его. После этого он сдаётся полиции и умирает в тюрьме, а Лолита вскоре умирает при родах.