Le roman s'ouvre à Verrières, petite ville de Franche-Comté, où vit Julien Sorel, fils cadet d'un charpentier brutal. Intelligent, sensible et passionné de Napoléon, Julien rêve d'échapper à sa condition. Comme l'armée n'offre plus les promotions de l'époque impériale, il choisit la voie ecclésiastique — le noir de la soutane plutôt que le rouge de l'uniforme — pour réussir socialement. Le maire de la ville, Monsieur de Rênal, l'engage comme précepteur de ses enfants.
Au contact de Madame de Rênal, épouse douce et pieuse, Julien séduit d'abord par calcul puis tombe sincèrement amoureux. Lorsque la liaison est dénoncée par une lettre anonyme, Julien doit quitter la maison. Il entre au séminaire de Besançon, dirigé par l'abbé Pirard, où il découvre la rivalité et l'hypocrisie du milieu religieux. Grâce à la protection de Pirard, il devient secrétaire du marquis de La Mole à Paris.
Dans l'hôtel parisien, Julien observe l'aristocratie ultra-royaliste et participe à des intrigues politiques. Il séduit Mathilde, la fille du marquis, jeune femme orgueilleuse fascinée par les héros romanesques. Leur relation, faite de fierté et de soumissions alternées, aboutit à une grossesse. Le marquis, contraint, consent au mariage et offre à Julien un titre et un poste d'officier. Au moment où la réussite semble totale, une lettre de Madame de Rênal — dictée par son confesseur — dénonce Julien comme un séducteur sans scrupules.
Furieux, Julien retourne à Verrières et tire deux coups de pistolet sur Madame de Rênal pendant la messe. Elle survit, mais Julien est arrêté et jugé. Lors de son procès, il prononce un discours provocateur où il accuse la société de le condamner non pour son crime, mais pour avoir voulu s'élever au-dessus de sa classe. Il est guillotiné. Madame de Rênal, qui lui avait pardonné et l'avait visité en prison, meurt trois jours après lui ; Mathilde, fidèle à son imaginaire romantique, enterre la tête de Julien de ses propres mains.
L'œuvre articule plusieurs thèmes majeurs : l'ambition individuelle face aux barrières sociales, l'hypocrisie comme arme de survie, l'opposition entre passion sincère et calcul, et la peinture critique de la Restauration partagée entre noblesse, clergé et bourgeoisie. Le sous-titre Chronique de 1830 souligne l'ambition réaliste de Stendhal : analyser une société entière à travers la trajectoire d'un individu.