Встречая приехавшую из Петербурга мать, Вронский видит на вокзале Анну Аркадьевну Каренину. Он сразу замечает особенную выразительность всего облика Анны: «Как будто избыток чего-то так переполнял ее существо, что мимо ее воли выражался то в блеске взгляда, то в улыбке». Встреча омрачается печальным обстоятельством: гибелью вокзального сторожа под колесами поезда, которую Анна считает дурным предзнаменованием.

Анне удается уговорить Долли простить мужа; в доме Облонских устанавливается хрупкий мир, и Анна едет на бал вместе с Облонскими и Щербацкими. На балу Кити любуется естественностью и изяществом Анны, восхищается тем особенным, поэтическим внутренним миром, который является в каждом ее движении. Кити многого ждет от этого бала: она уверена, что во время мазурки Вронский объяснится с нею. Неожиданно она замечает, как Вронский беседует с Анной: в каждом их взгляде чувствуется неодолимая тяга друг к другу, каждое слово решает их судьбу. Кити уезжает в отчаянии. Анна Каренина возвращается домой, в Петербург; Вронский следует за нею.

Себя одного виня в неудаче сватовства, Левин возвращается в деревню. Перед отъездом он встречается со старшим братом Николаем, живущим в дешевых номерах с женщиной, которую взял из публичного дома. Левин любит брата, несмотря на его неудержимый характер, доставляющий множество неприятностей и ему самому, и окружающим. Тяжело больной, одинокий, пьющий, Николай Левин увлечен коммунистической идеей и организацией какой-то слесарной артели; это спасает его от презрения к самому себе. Свидание с братом усугубляет стыд и недовольство собою, которое испытывает после сватовства Константин Дмитриевич. Он успокаивается только в родовом своем поместье Покровском, решив еще больше работать и не позволять себе роскоши – которой, впрочем, и прежде не было в его жизни.

Привычная петербургская жизнь, к которой возвращается Анна, вызывает у нее разочарование. Она никогда не была влюблена в мужа, бывшего много старше ее, и испытывала к нему только уважение.