Двое влюбленных — молодой человек по имени Рене и девушка, чье имя на протяжении всего романа пишется как О (д’О — старинная дворянская фамилия во Франции) проводят в одном из парков Парижа романтический вечер. После прогулки Рене сажает свою подругу в такси, которое везет их по неизвестному ей маршруту. Уже в пути возлюбленный неожиданно приказывает О снять нижнее белье, обнажает ей грудь, наконец, связывает руки за спиной и в таком виде выводит ее из машины. Место, куда они прибыли — уединенный замок в Руаси (местечко в пригороде Парижа, к юго-востоку от столицы). Об этом О узнает лишь позже. Пока что девушке неизвестно, где она находится и что с ней дальше произойдет. Но читателю уже с самого начала становится понятно, что Рене привез возлюбленную в замок, принадлежащий закрытому обществу садомазохистов. Здесь мужчины властвуют над женщинами. Каждая из обитательниц замка — рабыня, которая обязана не только сексуально удовлетворять своих господ, но и терпеть телесные наказания, часто очень жестокие и даже без всякой провинности. Доставив свою девушку в замок, Рене тем самым передает ее в руки других членов сообщества.

В первый же вечер О подчиняется строгому и изощренному ритуалу замка Руаси. Она вынуждена отдаться четверым людям в масках, одним из которых, как она знает, является ее возлюбленный, и выдержать жестокую порку плетью у столба. Эта экзекуция, как объясняет ей один из присутствующих — только начало тех ежедневных наказаний, которым она должна подчиниться, оставаясь в замке. Главная цель — заставить ее отказаться от своего «я» и признать себя лишь вещью, бессловесной и покорной служанкой. Вначале главная героиня не видит в происходящем никакого смысла и не получает наслаждения, наоборот — она внутренне протестует, она страдает и телом и душой. Но страстная любовь заставляет ее довериться своему возлюбленному, который обещает ей быть рядом с ней, даже когда ее насилуют и наказывают другие.

Девушку поселяют в красном крыле замка, где она впервые видит приставленного к ней слугу Пьера. Понятие «слуга» — явная условность: Пьер обязан не прислуживать рабыне, а приковывать ее на ночь цепью, освобождать ее утром и подвергать ритуальной порке хлыстом. Слугам разрешено заниматься сексом с рабынями в тех комнатах, которые входят в их секцию. Об этом героине сообщают две рабыни-прислужницы, которые знакомят ее с жизнью замка — Андре и Жанна, причем в их рассказах о правилах замка проскальзывает плохо скрываемое удовольствие. Девушка начинает смутно понимать, что жизнь рабынь в Руаси состоит не только из боли и страдания. Она чувствует, что женщины, которые прислуживают сибаритам и распутникам, ведущим праздную жизнь в помещениях замка, получают пусть извращенное, но явное удовлетворение от исполнения своей роли. Формально замок Руаси — не тюрьма с похищенными пленницами: очевидно, что рабыни попадают сюда вполне добровольно — их вовлекают в эту сложную, почти мистическую игру более опытные и искусные в делах любви партнеры. Наказания, несмотря на всю их суровость, не причиняют вреда здоровью рабынь. Правда, на протяжении всего повествования время от времени проскальзывает скрытая угроза: и Рене, и другие члены сообщества намекают, что если намеченная жертва не пожелает приехать в замок, ее заставят. Но фактически рабыни играют свою роль добровольно, и вся «история О» — рассказ о молодой женщине, по собственной воле отдавшей себя в распоряжение мужчинам. По сути, ничего не удерживает ее от ухода из замка или разрыва отношений с Рене. Но ее любовь сильнее всех невероятных унижений и страданий: О подчиняется и с каждым днем все глубже погружается в атмосферу бесконечной эротической оргии. Старинные костюмы и платья, средневековый антураж, сложный церемониал — все вместе только усиливает впечатление от совершенно ирреального мира, в котором не действуют привычные правила и нормы.

Все дни и недели пребывания в замке О пытается разобраться в своих чувствах. Она верит своему любовнику, который объясняет ей, что специально отдает ее в распоряжение другим мужчинам, чтобы ощутить свою власть над ней. Ее покорность является доказательством ее любви, а то, что Рене отдает ее другим, позволяет ему самому по-настоящему ощутить, что она ему принадлежит. Но девушка не только верит его словам — она сознает, что отдается другим мужчинам по его желанию и в то же время мучается от мысли, что таким образом изменяет любимому. Чем дальше, тем больше О испытывает наслаждение, занимаясь сексом с другими мужчинами в присутствии Рене. Она привыкает к хлысту и плети и уже не страдает от унижений, которым ее беспрестанно подвергают. Она с ужасом понимает, что не только ее возлюбленный способен сделать ее счастливой в момент близости. Это сознание вызывает у нее чувство вины, которое еще больше увеличивает ее покорность. Другие девушки замка не упускают возможности нарушить строгие правила, используют свои чары, чтобы соблазнить слуг и смягчить наказания за провинности. Однако для О такое поведение неприемлемо. Она не протестует и продолжает выполнять все приказы, даже когда на время отъезда Рене ее заточают в подвальное помещение, где в «вечном, теплом полумраке» она перестает различать день и ночь. Здесь, прикованная цепью, она попеременно занимается сексом с людьми, лиц которых не видит (каждый раз Пьер завязывает ей глаза) и терпит жестокие истязания.

Пребывание в замке заканчивается внезапно: вновь появляется Рене и увозит О назад в Париж. Она снова одета как обычно, только с железным кольцом на пальце: это кольцо с прежде неизвестным ей символом — знак ее подчинения Рене и всему сообществу, к которому он принадлежит. С этого дня О возвращается в обычный мир, на свою работу в рекламном агентстве, и в то же время живет другой, тайной жизнью, как рабыня своего бывшего любовника, а теперь — господина.

Однажды в ресторане Рене знакомит О со своим сводным братом, сэром Стивеном (сэр Стефан — в некоторых переводах на русский язык). Рене объявляет О, что отныне она будет рабыней их обоих, причем преимущественные права на нее принадлежат сэру Стивену. О не смеет сопротивляться, хотя любит по-прежнему только Рене. Сэр Стивен более опытен в вопросах любви и власти, он приверженец дисциплины и ритуала. Он становится наставником О, а вскоре и единственным ее хозяином. Робкие попытки девушки отстоять свои права на любовь ни к чему не приводят — Рене каждый раз подтверждает свое намерение считать ее собственностью сэра Стивена, а когда она пытается ослушаться, просит сэра Стивена наказать ее со всей строгостью, чтобы у девушки не возникало даже мыслей о самостоятельном поведении. Мало-помалу О привыкает к своей новой роли, и чувства, которые она ранее испытывала к Рене, постепенно распространяются на сэра Стивена. С одним исключением: их любовная связь с сэром Стивеном не носит и тени равноправия, она — только рабыня, обязанная подчиняться.

Параллельно развивается тема влюбленности О в одну из моделей, снимающихся в ее фотоагентстве. Из воспоминаний О читатель узнает о ее лесбийском опыте, не менее богатом, чем общение с мужчинами. Новое увлечение О — Жаклин, девушка из семьи русских эмигрантов, которая вскоре знакомится и с Рене. Заинтересовавшись Жаклин, Рене пытается выяснить, имеется ли у нее склонность к мазохизму. Но Жаклин явно не испытывает к этой сфере сексуальной жизни ничего, кроме отвращения. Однако вскоре О получает от сэра Стивена приказ соблазнить Жаклин, чтобы побудить ее приехать в Руаси и сделаться такой же рабыней для утех, какой была О. Первоначально девушка приходит в ужас, представив себе свою подругу плачущей под ударами плети, но все же не осмеливается ослушаться своих господ. О и Жаклин становятся любовницами, О уговаривает Жаклин переехать к ней на квартиру. Некоторое время она терзается стыдом перед Жаклин и ее матерью, которой ручается, что ничего плохого с ее дочерью не случится. Однако мало-помалу она замечает, что Рене всерьез увлекся Жаклин, и угрызения совести блекнут и затухают.

Тем временем сэр Стивен решает провести свою рабыню через новые испытания. Он представляет ее женщине средних лет по имени Анн-Мари, которая, осмотрев О, как живой товар, объявляет о готовности принять ее у себя в другом местечке — Самуа, у леса Фонтенбло. Здесь О предстоит познакомиться с новыми ритуалами, которые еще сложней и изощренней, чем в замке Руаси. В Самуа живут исключительно женщины и девушки. Юные рабыни — Клер, Колетт и Ивонн — проводят дни в праздности; их обязанность — сексуальное удовлетворение госпожи, Анн-Мари. Пожилые служанки выполняют работу по дому и прислуживают девушкам за обедом. В первый же день Анн-Мари отдает О для порки своей рабыне Колетт, которая наглядно показывает, «что женщина может быть более жестокой и беспощадной, чем мужчина». Некоторое время спустя ей самой поручают привести в исполнение экзекуцию, и к своему удивлению, О находит удовольствие в том, чтобы мучить другую девушку. Ежедневные эротические игры, в которых секс и истязания почти неразделимы, незаметно подготавливают героиню к главному шагу — клеймению раскаленным железом. В назначенный день в присутствии сэра Стивена и Анн-Мари ей выжигают два клейма на ягодицах. Кроме того, ей надевают диск на цепочке с изображением перекрещенных плети и хлыста, с именем ее и сэра Стивена.

К этому времени О настолько сживается со своей ролью, что эта средневековая церемония наполняет ее счастьем. Она гордится тем, что отдала себя в полную и безраздельную собственность. Когда молодой человек по имени Эрик (тоже принадлежащий к сообществу садомазохистов) влюбляется в нее и предлагает ей свободу и спасение от рабства, она не колеблясь отвергает его чувства.

Между тем Жаклин наконец узнает, что ее подруга и любовница — заклейменная рабыня, которая подчиняется господину не только добровольно, но и с гордостью. Жаклин потрясена, однако любопытство берет верх, и она присоединяется к компании Рене, сэра Стивена и О, собираясь даже съездить в замок Руаси, чтобы просто «посмотреть» на происходящее там. Пока что необычная компания совместно отправляется на юг Франции. Незаметно для себя Рене влюбляется в Жаклин, которая замечает это и быстро подчиняет его себе. Рене теряет всю свою уверенность, страдает и унижается перед Жаклин, он уже совершенно не замечает О. Жаклин проявляет жестокость и по отношению к своей бывшей подруге, которой остается только ревновать. В то же время младшая сестра Жаклин — Натали — приходит в восторг от тайны, которую ей открыли, и молит принять ее в замок, чтобы вести жизнь, подобную той, которую ведет О. Сэр Стивен отвечает согласием.

Заключительная сцена романа — большая вечеринка членов сообщества на уединенной вилле, куда приезжает, судя по всему, магистр этого тайного ордена — Командор. О принимает участие в этом действе не просто как рабыня, но в маске и на поводке, совершенно обезличенная и безмолвная. Она отдана всем, кто ее пожелает; в заключение ею овладевает сам Командор. История, в сущности, не заканчивается: Полин Реаж предлагает читателю на выбор два варианта финала. Согласно первому, О возвращается в замок Руаси, где сэр Стивен оставляет ее в рабстве; согласно второму, О видит, что сэр Стивен тоже готов ее бросить, и поэтому изъявляет намерение покончить с собой; сэр Стивен не возражает.