A narrativa trata da história de uma conturbada família em uma cidade na Rússia. O patriarca da família é Fiódor Pavlovitch Karamázov, um palhaço devasso que subiu na vida principalmente devido aos dotes de suas duas mulheres, ambas mortas de forma precoce, e à sua mesquinharia. Com a primeira mulher tem um filho, Dmitri Fiodorovitch Karamázov, que é criado primeiramente pelo criado que mora na isbá ao lado de sua casa e depois por Miússov, parente de sua falecida mãe. Com a segunda mulher tem mais 2 filhos: Ivan e Aliêksei Fiodorovitch Karamázov, que são criados também por um parente da segunda mulher do pai de ambos. Ao passo que Ivan se torna um intelectual, atormentado justamente por sua inteligência, Aliêksei se torna uma pessoa mística e pura, entrando para um mosteiro na cidade.
De uma querela financeira entre o pai e seu primogênito, também devasso porém honrado, nasce também a disputa por uma mulher, Gruchénka, que levará ambos a descomedidos atos que resultarão na morte de Fiódor Pavlovitch Karamázov.
Este livro foi considerado por muitos como a maior obra de literatura já escrita, entre eles Nietzsche. Os irmãos Karamázov deveria ter uma continuação, onde o narrador exporia de melhor forma o cárater de seu herói, o filho mais novo Aliêksei Fiodorovitch Karamázov, para o qual esta narrativa seria a primeira parte de sua biografia, porém Dostoiévski morreu antes de finalizar a segunda parte de sua obra. Dostoiévski declara no início do prólogo que a obra é, de fato, sobre Alieksiéi:
Ao começar a biografia de meu herói, Alieksiéi Fiódorovitch, sinto-me um tanto perplexo. Com efeito, se bem que o chame meu herói, sei que ele não é um grande homem; prevejo também perguntas deste gênero: "Em que é notável Alieksiéi Fiódorovitch, para que tenha sido escolhido como seu herói? Que fez ele? Quem o conhece e por quê? Tenho eu, leitor, alguma razão para consagrar meu tempo a estudar-lhe a vida?"