Действие разворачивается в далёком будущем. Иозеф Кнехт, непогрешимый Магистр Игры и герой Касталии, достигнув высших ступеней совершенства в духовной игре, испытывает внутреннее неудовлетворение, затем разочарование и покидает Касталию, чтобы посвятить себя служению реальному, несовершенному человеку в суровом внешнем мире. Касталийский Орден, руководителем которого он является, представляет собой сообщество хранителей истины. Его члены отказываются от семьи, собственности и политической деятельности, чтобы исключить влияние корыстных мотивов на процесс загадочной «игры в бисер» — особого занятия, объединяющего все смыслы и ценности культуры как выражение истины. Они живут в Касталии, стране, над которой не властно время, название которой связано с мифическим Кастальским ключом на горе Парнас, у вод которого бог Аполлон водит хороводы с девятью музами, символизирующими виды искусства.
Роман написан от лица касталийского историка далёкого будущего и состоит из трёх частей разного объёма: вводного трактата об истории Касталии и игры в бисер, биографии главного героя и творений самого Кнехта — стихов и трёх жизнеописаний. История Касталии изложена как резкая критика общества XX века и его деградирующей культуры, которая определяется как «фельетонистическая» — культура газетных развлекательных статей. Основу её составляют массово производимые «фельетоны», лишённые глубоких размышлений и стремлений к пониманию сложных вопросов, а наполненные занимательным, но пустым содержанием. Авторами подобных материалов были не только журналисты, но и поэты, нередко профессора с громкими именами — чем более известен был автор и глупее тема, тем выше был спрос. Популярными были статьи с анекдотами о знаменитостях под заголовками вроде «Фридрих Ницше и дамские моды в семидесятые годы XIX века» или «Любимые блюда композитора Россини». Известных учёных или артистов допрашивали о политике, образе жизни или экономических кризисах. При этом многие авторы иронично относились к своей работе.
Большинство читателей воспринимали эти материалы буквально. Другие же, после тяжёлого труда, тратили время на разгадывание кроссвордов. Летописец подчёркивает, что и те, и другие не были наивны, а жили в постоянном страхе на фоне политических и экономических потрясений. У них сформировалась потребность уйти от реальности в безобидный мир дешёвых сенсаций и детских загадок, поскольку религия не давала им утешения, а дух — советов. Люди, погружённые в чтение фельетонов и разгадывание кроссвордов, не имели сил и времени преодолеть страх, разобраться в происходящем и избавиться от «фельетонного» гипноза. Они жили в состоянии тревоги и не верили в будущее. Историк Касталии приходит к выводу, что такая цивилизация исчерпала себя и стоит на пороге краха.
В сложившейся ситуации, когда многие мыслящие люди оказались в растерянности, лучшие представители интеллектуальной элиты объединились для сохранения духовных традиций и создали государство в государстве — Касталию, где избранные посвящают себя игре в бисер. Касталия становится обителью созерцательной духовности, существующей с согласия технократического общества, пронизанного духом наживы и потребительства. Состязания в игре транслируются по радио на всю страну, однако в самой Касталии, пейзажи которой напоминают Южную Германию, время словно остановилось — там передвигаются на лошадях. Основная цель Касталии — воспитание интеллектуалов, свободных от духа конъюнктуры и буржуазного прагматизма. В определённом смысле Касталия противопоставлена государству Платона, где власть принадлежит учёным, правящим миром. Здесь же учёные и философы свободны от власти, но такой свободы достигают ценой отрыва от жизни. Касталия не имеет прочных жизненных корней и потому её судьба зависит от тех, кто владеет реальной властью, например, от военных, которые могут посчитать её бесполезной роскошью в трудные периоды.
Члены касталийского Ордена полностью оторваны от практической жизни. Структура Ордена воспроизводит средневековые принципы — двенадцать Магистров, Верховная и Воспитательная коллегии и другие органы. Для пополнения рядов выбирают талантливых мальчиков со всей страны, обучают их в специальных школах, развивают музыкальные, философские и математические способности, учат размышлять и наслаждаться играми духа. Затем юноши поступают в университеты и посвящают себя наукам, искусствам, педагогике или игре в бисер. Игра в бисер представляет собой синтез религии, философии и искусства. Изначально Перро из города Кальва использовал устройство со стеклянными бусинами в музыкальных занятиях. Позднее прибор был усовершенствован, создавая уникальный язык из комбинаций бусин, позволяющий бесконечно сопоставлять смыслы и категории. Эти занятия не направлены на создание нового, а лишь на варьирование и переосмысление известных комбинаций с целью достижения гармонии и совершенства.
В начале XXIII века Магистром становится Иозеф Кнехт, прошедший весь путь обучения, характерный для касталийцев. Его имя означает «слуга», и он стремится служить истине и гармонии в Касталии. Однако гармония в игре даётся ему лишь временно, поскольку он всё отчётливее осознаёт противоречия касталийской системы и интуитивно пытается избежать её ограниченности. Его взгляды далеки от учёных типа Тегуляриуса — одиночек-гениев, погружённых в формальную виртуозность и оторванных от мира. Перебывание вне Касталии, в бенедиктинском монастыре Мариафельс, и встреча с отцом Иаковом оказывают на него значительное влияние. Кнехт размышляет о путях истории, взаимоотношениях истории государства и культуры, осознавая истинное положение Касталии в реальном мире: пока касталийцы погружены в свои игры, общество, отдаляющееся от них, может посчитать их обитель мудрости излишней роскошью. Он приходит к выводу, что воспитание должно происходить не в уединении библиотек, а в реальном мире с его суровыми законами. В итоге Кнехт покидает Касталию и становится наставником сына своего друга Дезиньори. Согласно легенде, герой погибает, купаясь с мальчиком в горном озере в ледяной воде. Неизвестно, смог бы он добиться успеха в своём пути, но ясно, что невозможно укрыться от жизни, скрываясь в мире идей и книг.
Эта мысль подтверждается тремя жизнеописаниями, завершающими роман и раскрывающими его ключевой смысл. Первый герой, «Слуга», представляет духовность первобытного племени в условиях мракобесия, не смиряется и жертвует собой ради сохранения искры истины. Второй — раннехристианский отшельник Иосиф Фамулус, разочарованный в роли утешителя грешников, но, встретив старшего исповедника, продолжает служение вместе с ним. Третий герой, Даса («слуга»), не приносит себя в жертву и не продолжает служение, а уходит в лес к старому йогу, то есть уходит в свою собственную Касталию. Именно от такого пути отказался Иозеф Кнехт, хотя это и стоило ему жизни.
