Роман описывает события одного дня — шестнадцатого июня 1904 года — из жизни Леопольда Блума, тридцатидвухлетнего дублинского еврея, и двадцатидвухлетнего Стивена Дедала. Текст разделён на три части, включающие восемнадцать эпизодов, которые автор задумал как параллель гомеровской «Одиссее», однако связь с древнегреческим эпосом остаётся довольно условной, а в самом романе отсутствуют значительные по сути события. Действие происходит в Дублине, который точно воспроизведён по картам и справочникам, а время развивается по хронометру, хотя иногда он останавливается.
Первая часть состоит из трёх эпизодов. В восемь утра Бык Маллиган, проживающий вместе со Стивеном Дедалом в башне Мартелла, будит своего соседа, раздражённого ночным выстрелом со стороны их третьего соседа, Хейнса, который стрелял во сне. Стивен, недавно потерявший мать, с которой у него были сложные отношения, испытывает обиду на Маллигана за насмешки в адрес умершей. Их беседа вращается вокруг темы поисков отца сыном, с упоминаниями Гамлета, Иисуса Христа и Телемака. Эта же тема появляется и на уроке истории, который Стивен проводит через несколько часов, а затем — в разговоре с директором школы, просящим его передать знакомым в редакции газеты свою заметку об эпидемии ящура. После работы Стивен мысленно прогуливается по морскому берегу.
В то же утро начинаются перемещения Леопольда Блума, рекламного агента небольшого масштаба. Центральная часть романа, включающая двенадцать эпизодов, начинается с его завтрака — свиной почки, которую он предварительно приобретает в мясной лавке Длугача, а также берёт проспект образцовой фермы в Палестине, размышляя о возможных перспективах. Дома его ожидают два письма: одно от дочери Милли, которая недавно отметила пятнадцатилетие и работает ассистенткой фотографа, и второе — от импресарио его жены Молли, концертирующей певицы, сообщающее о визите в четыре часа дня.
После завтрака Блум посещает уборную с журналом в руках. В 11 часов ему предстоит присутствовать на похоронах школьного товарища, поэтому он покидает дом заранее, занимаясь по пути разными мелкими делами. В частности, он получает на почте письмо от Марты Клиффорд, ответившей на его объявление о поиске секретарши в амурных целях. Марта выражает желание встретиться с ним, вызывая у Блума различные чувства и фантазии. Затем наступает время отправиться на кладбище.
В похоронной процессии Блум едет вместе с другими соболезнующими, включая отца Стивена — Саймона Дедала. Разговор ведётся на разные темы, в том числе о гастрольном турне жены Блума и о его собственном отце, совершившем самоубийство. После церемонии Блум направляется в редакции газет, где работает рекламным агентом. Там он встречает тех же людей, что и на кладбище, а также профессора Макхью, адвоката О’Моллоя и редактора Майлса Кроуфорда. В его отсутствие в редакции появляется Стивен с заметкой директора школы, после чего все отправляются в питейное заведение. Редактор задерживается, и в это время возвращается Блум, на которого обрушивается раздражение Кроуфорда.
Смущённый, Блум покидает редакцию и бродит по городу, постепенно испытывая голод и всё больше думая о еде. Он общается с знакомой, наблюдает за сумасшедшим и в итоге заходит в трактир Дэви Берна, где один из посетителей сообщает владельцу о масонстве Блума.
В это же время, около двух часов дня, Стивен в библиотеке отстаивает перед учёными свою оригинальную версию биографии и личности Шекспира, утверждая, что тот и был актёром и считал себя тенью отца Гамлета. Несмотря на стремление быть понятым, он остаётся изгоем: его стихи не публикуют в сборнике молодых поэтов, а на вечер приглашён его приятель Маллиган. Оскорблённый, Стивен получает новые поводы для обид. В библиотеку наведывается и Блум, но они едва не встречаются.
В середине дня жители города занимаются своими делами. Приятели Блума обсуждают его жену, сам Блум выбирает книгу мазохистского содержания. Импресарио Бойлан отправляет посыльного с вином и фруктами по адресу. Стивен встречает сестру, недавно расставшуюся с отцом.
Блум знает из письма о назначенной на четыре часа встрече жены с Бойланом и подозревает их любовную связь, которая действительно существует. Он встречает Бойлана и тайно следует за ним в ресторан «Ормонд» на набережной, где обедает с знакомым, слушает музыку и узнаёт, что Бойлан уезжает в коляске. Ревность и мысли об измене жены, которую он сравнивает с Пенелопой, переполняют его на фоне музыки. Воображая происходящее дома, Блум пишет Марте отказное письмо, наслаждаясь задержкой удовольствия. В пять часов в кабаке Барни Кирнана собираются ирландские патриоты, обсуждающие политические и личные вопросы. Среди них оказывается и Блум, который подвергается антисемитским оскорблениям и в итоге, садясь в карету, получает пощёчину в виде брошенной пустой банки.
К вечеру Блум оказывается на пляже у моря, где ононанирует, наблюдая за молодой Герти Макдауэлл, которая, чувствуя его интерес, демонстрирует нижнее бельё. После ухода девушек он замечает её хромоту и осознаёт, что часы его остановились в полчетвёртого — время, когда, по его предположению, Бойлан «заделал» его жену.
Встречаться с женой у Блума желания нет. В десять вечера он оказывается в приюте для рожениц доктора Хорна, где одна из женщин долго не может родить. Там он встречает компанию пьющих юношей, включая Стивена Дедала, с которыми ведёт разговор. Роман в этой главе демонстрирует особенности жанра потока сознания и имитацию различных литературных стилей. Среди юношей словоблудит Маллиган. Разговоры прерываются известием о рождении ребёнка, после чего компания отправляется в кабак, а Стивен с приятелем Линчем отходят в публичный дом Беллы Коэн. Блум, чувствуя симпатию к Стивену, решает последовать за ними.
В полночь он оказывается в центре дублинского ночного разврата. Пьяный Блум видит галлюцинации с образами родителей, знакомых женщин и случайных встреченных за день людей, от которых слышит обвинения в различных тайных грехах. Его подсознание проявляет страхи, желания и комплексы через причудливые образы. В борделе он оказывается с проституткой Зоей и встречает Стивена с приятелем. Реальность смешивается с сознанием в нарко-эротическом бреду. Блум, воспринимаемый как женщина, обвиняется в извращениях, включая удовольствие от слежки за изменой жены с Бойланом. В разгар оргии Стивен видит призрак матери, ломает люстру тростью и убегает на улицу, где вступает в драку с солдатами. Блум следует за ним, улаживает конфликт и обнаруживает, что лежащий в пыли юноша — его умерший в младенчестве сын Руди.
Третья часть состоит из трёх последних эпизодов. В час ночи Блум и Стивен оказываются в чайной «Приют извозчика», где занимают уголок. Блум поддерживает разговор, демонстрирует фотографию жены и приглашает Стивена в гости. Обсудив разнообразные вопросы, они к двум часам приходят к дому Блумов, с трудом открывают дверь, садятся на кухне, пьют какао и продолжают беседу. Затем выходят в сад, мочатся совместно и расходятся в разные стороны.
Лёжа в постели с женой, Блум размышляет о её неверности с разными предполагаемыми любовниками, немного беседует с ней и засыпает. Роман завершается продолжительным монологом миссис Молли Блум, лишённым знаков препинания, в котором она рассказывает о своих ухажёрах, муже и интимных предпочтениях. В ходе монолога она отмечает начало менструации, которая не мешает её соблазнительным мыслям. Произведение заканчивается словами, выражающими её согласие и желание.
