Bối cảnh tiểu thuyết diễn ra vào thời Victoria ở nước Anh. Nhờ có Basil Hallward, Dorian Gray, chàng trai có vẻ ngoài cuốn hút và là người truyền cảm hứng cho Basil để người họa sĩ này vẽ chân dung mình, đã quen biết với nhà quý tộc Henry Wotton. Chủ nghĩa hưởng lạc của ngài Henry đã có ảnh hưởng sâu sắc đến Dorian Gray; anh bắt đầu cho rằng vẻ đẹp là thứ duy nhất đáng theo đuổi trong đời và mong cho bức chân dung Basil vẽ anh sẽ già đi chứ không phải là anh.

Bị quyến rũ trước sắc đẹp và lối diễn xuất của nữ diễn viên kịch trẻ Sibyl Vane trong những vở kịch của Shakespeare, Dorian Gray tiếp cận và ngỏ lời yêu rồi muốn cưới cô. Nhưng Sibyl vì xao xuyến lời cầu hôn mà không còn thiết tha diễn xuất, làm xấu mặt Dorian khi anh mời hai người bạn Basil và Henry đến xem cô diễn. Vì cho rằng khi không diễn xuất Sibyl không còn vẻ đẹp gì nữa, Dorian bội hôn. Và khi về nhà, Dorian nhận thấy chân dung của mình đã có thêm nét tàn nhẫn. Lương tâm dằn vặt khiến Dorian quyết định hoà giải với Sibyl nhưng cô đã tự sát.

Mười tám năm tiếp theo, ảnh hưởng bởi tư tưởng từ cuốn tiểu thuyết Pháp - quà từ ngài Henry Wotton, Dorian nếm trải mọi điều cấm kị, phi đạo đức. Trong tiểu thuyết không tiết lộ tên cuốn tiểu thuyết nhưng ở phiên toà xét xử tác giả, Wilde đã tiết lộ tên sách mà Dorian Gray đọc là À Rebours ("Chống lại tự nhiên", 1884) của Joris-Karl Huysmans.[3]

Vào một đêm trước đi rời đi Paris, Basil đến chất vấn Dorian về những tin đồn về sự truỵ lạc của anh. Dorian không những không chối bỏ mà còn cho Basil thấy bức tranh đã bị biến dạng bởi sự suy đồi của chủ nhân nó. Trong cơn nóng giận, Dorian cho rằng chính Basil đã khiến mình thành ra như thế và đâm chết Basil. Sau đó, Dorian đe doạ, buộc nhà hoá học Alan Campbell phải thủ tiêu cái xác cho mình.

Dorian đi đến một hiệu thuốc phiện và chạm trán James Vane, em trai của Sibyl Vane. James nhận ra Dorian nhờ cái tên "Prince Charming" (Hoàng tử hào hoa) mà Sibyl dùng để nói về Dorian. James định bắn Dorian nhưng Dorian đã thuyết phục James bằng gương mặt trẻ trung của mình rằng anh quá trẻ để biết ai là Sibyl. James thả anh ta đi nhưng nhanh chóng biết được sự thật rằng Dorian không hề già đi suốt mười tám năm qua. James Vane rình trộm trong bụi cây trong sân nhà Dorian những ngày sau đó và đã chết trong vì viên đạn lạc từ đoàn người đi săn. Trước khi về London, Dorian nói Henry rằng mình sẽ trở thành người tốt, bắt đầu từ việc đối xử tốt với Hetty Merton, tình yêu mới của anh. Dorian những tưởng ý nghĩ này sẽ thay đổi bức chân dung nhưng càng thấy nó xấu xí hơn nữa.

Dorian quyết định phá huỷ vết tích còn sót lại của lương tâm bằng cách đâm bức chân dung bằng con dao anh đã dùng để giết Basil Hallward. Đày tớ trong nhà thức giấc bởi tiếng thét từ căn phòng bị khoá trái; người đi đường đã gọi cảnh sát vì nghe thấy tiếng thét. Khi vào phòng bị khoá, những người hầu tìm thấy xác một ông già kiệt quệ bị dao đâm vào tim và nhận ra đó là xác chủ mình nhờ chiếc nhẫn trên tay. Bên cạnh là bức chân dung với hình dạng ban đầu.