小說(shuō)的主人公亞瑟出生在意大利的一個(gè)英裔富商家中，名義上他是富商與后妻所生，但實(shí)則是后妻與神父蒙太尼里的私生子。亞瑟從小在家里受異母兄嫂的歧視，又看到母親受他們的折磨和侮辱，精神上很不愉快，卻始終不知道事情的真相。亞瑟崇敬蒙太尼里神父的淵博學(xué)識(shí)，把他當(dāng)作良師慈父。當(dāng)時(shí)的意大利正遭到奧地利的侵略，青年意大利黨爭(zhēng)取民族獨(dú)立的思想吸引著無(wú)數(shù)熱血青年。亞瑟決定獻(xiàn)身于這項(xiàng)事業(yè)。蒙太尼里發(fā)現(xiàn)了亞瑟的活動(dòng)后十分不安，想方設(shè)法加以勸阻。但亞瑟覺(jué)得做一個(gè)虔誠(chéng)的教徒和一個(gè)為意大利獨(dú)立而奮斗的人是不矛盾的。在一次秘密集會(huì)上，亞瑟遇見了少年時(shí)的女友詹瑪，悄悄地愛上了她。蒙太尼里調(diào)走當(dāng)了主教，警方的密探卡迪接替了他的位置。在卡迪的誘騙下，亞瑟在懺悔中透露了他們的行動(dòng)和戰(zhàn)友們的名字，以致他連同戰(zhàn)友一起被捕入獄。他們的被捕，連詹瑪都以為是亞瑟告的密，在憤怒之下打了他耳光。亞瑟痛恨自己的幼稚無(wú)知，對(duì)卡迪竟然會(huì)出賣自己感到震驚，同時(shí)得知蒙太尼里神父原來(lái)是他的生身父親，他尊敬的人居然欺騙了他。這一連串的打擊使他陷入極度痛苦之中，幾乎要發(fā)狂。最后，他偽造了自殺的現(xiàn)場(chǎng)，只身流亡到南美洲。在南美洲，他熬過(guò)了十三年水深火熱的日子�；氐揭獯罄麜r(shí)，他已經(jīng)是一個(gè)能文能武的“牛虻”了，成了一名堅(jiān)定不移的革命者。他又遇見了詹瑪，但對(duì)方已認(rèn)不出他了。
　　牛虻在一次偷運(yùn)軍火的行動(dòng)中被敵人突然包圍，為掩護(hù)其他人突圍，自己卻不幸被捕。蒙太尼里知道了他的身份，企圖以父子之情和放棄主教位置的條件勸他歸降；牛虻則動(dòng)情地訴說(shuō)了自己的悲慘經(jīng)歷，企圖打動(dòng)蒙太尼里，要他在上帝與兒子之間做出抉擇。但他們誰(shuí)都不肯放棄自己的信仰。最終，蒙太尼里在牛虻的死刑判決書上簽了字，自己也痛苦得精神失常，死于非命。
　　牛虻光榮就義之后，詹瑪方才得知他就是自己曾經(jīng)愛過(guò)而又冤枉過(guò)的亞瑟！