Le héros, Serge Mouret, est le fils de François Mouret et de Marthe Rougon, personnages principaux du précédent roman. Ordonné prêtre à l’âge de vingt-cinq ans, il choisit d’exercer son ministère dans le petit village des Artaud, à quelques kilomètres de Plassans, sa ville natale (qui correspond dans les romans de Zola à Aix-en-Provence). Là, il sent monter en lui l'appel des sens, appel refoulé jusque là par son éducation et sa formation au séminaire. Cet élan est attisé au contact des paysans, proches de la nature, et de leurs filles aux mœurs assez libres. Cette force se transforme en amour mystique pour la Vierge Marie, accompagné d’extases et de mortifications qui finissent par le rendre gravement malade. À deux doigts de mourir, il est confié par son oncle, le docteur Pascal (Le Docteur Pascal), à un athée nommé Jean Bernat et à sa nièce Albine, qui vivent dans une propriété à l’abandon appelée le Paradou. Au Paradou, Albine va peu à peu réapprendre la vie à l’abbé Mouret. Dans cette sorte de paradis terrestre à la végétation luxuriante, ils vivent comme Adam et Ève et découvrent peu à peu l’amour, qui finit par devenir charnel. Serge a trouvé son équilibre. Mais il va être brutalement chassé de ce paradis par le frère Archangias, qui lui rappelle ses devoirs de prêtre et le force à quitter Albine. L’abbé Mouret regagne sa paroisse, et tout désir s’éteint alors en lui. Albine se suicide lorsqu’elle voit que plus rien ne peut ramener son amant à vivre auprès d'une autre.
