Drei Adelsgeschlechter, die durch unterschiedliche Verwandtschaftsverhältnisse verbunden sind, reiben sich an der Moral und der Institution Ehe in der russischen Gesellschaft des 19. Jahrhunderts. Anna Karenina (Keira Knightley) ist unglücklich mit dem deutlich älteren, gefühllosen Regierungsbeamten Alexei Alexandrowitsch Karenin (Jude Law) verheiratet und stürzt sich in eine Affäre mit dem Grafen Vronskij (Aaron Taylor-Johnson). Ihr Bruder, der Fürst Oblonski (Matthew Macfadyen), betrügt seine Frau Dolly (Kelly MacDonald) mit einer ehemaligen Prostituierten. Der Gutbesitzer Levin (Domhnall Gleeson) hält derweil um die Hand von Dollys jüngerer Schwester Kitty (Alicia Vikander) an, die sich ihrerseits aber einen Antrag von Graf Vronskij erhofft...
Der Film basiert auf dem gleichnamigen russischen Romanklassiker von Leo Tolstoi.
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