Die Handlung setzt mit einem Gespräch zweier junger Männer ein, Lord Henry Wotton (genannt Lord Henry oder Harry), eines gebildeten Dandy, und des erfolgreichen Malers Basil Hallward. Ort des Geschehens ist Basils Atelier, das sich in einen Garten öffnet. Es geht um Kunst und Selbstinszenierung. Hallwards im Atelier aufgestelltes Ganzkörper-Porträt des schönen, jungen Dorian Gray rührt Lord Henrys Neugier, so dass Hallward von seiner ersten, ergreifenden Begegnung mit dem jungen Mann zu erzählen beginnt, die ihn an „den Rand einer Lebenskrise“ gebracht habe. Dorian Gray verleite ihn zu einer „neuen Kunstrichtung, die alle Leidenschaft der romantischen, alle Vollkommenheit des griechischen Geistes in sich einschließen soll“. Es gehe in der Kunst jedoch um „abstrakte Schönheit“, nicht um „Autobiographie“, weshalb er sich weigert, das Porträt auszustellen – für ihn trägt es zu sichtbar die Spuren seiner eigenen „künstlerischen Vergötterung“ Dorian Grays. Basil hat Vorbehalte, Dorian seinem Freund vorzustellen, da er einen negativen Einfluss Henrys auf den jungen Mann befürchtet. Lord Henry lernt Dorian Gray kennen, der für Basil Modell steht. Wottons Ausführungen über die Selbstentfaltung des Menschen – ohne Furcht vor moralischen Vorstellungen – für einen „neuen Hedonismus“ und über den körperlichen Verfall lösen in Dorian tiefe Bewegung aus. In Anspielung auf den Narziss-Mythos sieht Dorian nun zum ersten Mal sein Porträt, und „das Bewusstsein seiner eigenen Schönheit überkam ihn wie eine Offenbarung“. Zugleich halluziniert er den Verfall seiner Schönheit und empfindet Eifersucht auf das Bild. Deshalb wünscht er sich sehnlichst, sein Porträt möge an seiner Stelle altern. Basil bietet an, es zu zerstören, doch Dorian hindert ihn daran. Lord Henry wird sich der Macht bewusst, die er über den jungen, „unbefleckten“ Dorian ausübt, und beschließt, ihn nach seinem eigenen Vorbild wie ein Kunstwerk zu formen. Von persönlichem Interesse bewegt, besucht Lord Henry seinen Onkel Lord Fermor, einen zurückgezogen lebenden, alten Junggesellen und snobistischen Adligen, wie ihn „nur England hatte hervorbringen können“, um aus dessen Kenntnissen über Familienangelegenheiten der britischen Aristokratie Details über Dorian Grays Herkunft zu erfahren. Eine Einladung Lord Henrys zur Tischgesellschaft bei seiner Tante Lady Agatha nimmt Wilde zum Anlass, die verschiedenen Typen der englischen Oberschicht zu karikieren. Wotton selbst brilliert mit seinen Ideen, verführt sich und die Anwesenden zu einem Rausch schwindelerregender Aphorismen und Paradoxien. Beim Besuch einer Aufführung von Shakespeares Romeo und Julia an einem kleinen, drittklassigen Theater verliebt sich Dorian Gray in die anscheinend talentierte 17-jährige Schauspielerin Sibyl Vane. Er erzählt Lord Henry von seiner Verliebtheit, was diesen jedoch nur zu zynischen Bemerkungen veranlasst. Kurze Zeit später meldet Dorian schon seine Verlobung. Der Theaterdirektor Mr. Isaacs, mit dem sie einen Vertrag unterschrieben hat, wird von Dorian Gray im vierten Kapitel als „scheußlicher“ Jude beschrieben, was oft als antisemitisch gedeutet wurde, aber auch als Klischee verstanden werden kann. Sibyl berichtet ihrer Mutter und ihrem Bruder James Vane von der Verlobung mit ihrem „Märchenprinzen“. Beide sind nicht begeistert; ihr 16-jähriger Bruder, der sich im Begriff befindet, nach Australien zu reisen, schwört Blutrache, falls Dorian ihr „Unrecht“ antue. Sibyls Mutter wird als alternde Schauspielerin dargestellt, der das Theatralische in Fleisch und Blut übergegangen ist. Sibyl selbst lebt in Geschichten aus Kitschromanen; die Zukunft, die sie für ihren Bruder ausmalt, ist eine Collage aus Piraten-, Abenteuer- und Schäfergeschichten. Lord Henry berichtet Basil von Dorians Verlobung. Basil verletzt diese Entwicklung, weil sie ihm Dorian entfremdet. Dorian Gray tritt hinzu, berichtet von Sibyls letztem Auftritt in „Knabenkleidern“ und vergleicht sie mit den Statuetten in Basils Atelier. Er ist fasziniert davon, nicht eine gewöhnliche Frau zu besitzen, sondern eine, die es ihm ermöglicht, die berühmten Theaterheldinnen zu küssen: „Lippen, die Shakespeare das Sprechen lehrte, haben mir ihr Geheimnis ins Ohr geflüstert. Rosalindens Arme umschlangen mich, und Julia küsste ich auf den Mund.“ Er schwört, aus Sibyl eine berühmte Schauspielerin zu machen und sie von ihrem Vertrag freizukaufen. Ein Theaterbesuch von Dorian, Lord Henry und Basil, bei dem sie Sibyl auf der Bühne sehen sollen, wird zur Enttäuschung: Sibyl entpuppt sich plötzlich als so schlechte Schauspielerin, dass das Publikum den Saal vorzeitig verlässt. Dorian stellt sie hinter der Bühne zur Rede; sie gesteht, dass sie nun nicht mehr spielen könne, weil sie bisher nur Theaterrollen gekannt und diese für das wahre Leben gehalten habe: „Die gemalten Kulissen waren meine Welt. Ich kannte nichts als Schatten, und hielt sie für etwas Wirkliches. (…) Du lehrtest mich, was die Wirklichkeit wirklich ist.“ Dorian weist sie brüsk zurück und flieht. Als er nach durchwachter Nacht in seiner herrschaftlichen Wohnung ankommt, bemerkt er die erste Spur der Veränderung auf seinem Porträt. Er reagiert bestürzt auf den Zug von Grausamkeit, den er in dem Gemälde erkennt. Das Bild, begreift er, „barg das Geheimnis seines Lebens und erzählte seine Geschichte“. Er beschließt, seinen Fehler rückgängig zu machen und Sibyl zu heiraten. Später am Tag teilt ihm jedoch Lord Henry mit, dass Sibyl sich noch in der Nacht mit Blausäure oder Bleiweiß umgebracht habe. (Ihr Freitod wird so mit den Farben der Unschuld, Reinheit, Harmonie und Ruhe in Verbindung gebracht.) Dorian ist nur kurz entsetzt, dann urteilt er, sie sei „entsetzlich pathetisch“ gewesen und „hatte kein Recht, sich zu töten. Es war selbstsüchtig von ihr“. Er findet Gefallen an der, wie er sagt, „schrecklichen Schönheit einer griechischen Tragödie“. Noch für den gleichen Abend verabredet er sich mit Henry zu einem Opernbesuch. Das Porträt wird für Dorian zu einem „Zauberspiegel“, der ihm seine Seele offenbaren soll. Auch wenn er zunächst über physische Ursachen der Veränderungen spekuliert, ist er sich schließlich doch gewiss, dass sein intensives „Gebet“ in Basil Hallwards Atelier den magischen Tausch ausgelöst haben muss. Basil Hallward ist entsetzt über Dorians Gleichgültigkeit. Als er das Gemälde noch einmal sehen will, verweigert ihm Dorian den Zugang, selbst als Basil ihm seine tiefe persönliche Abhängigkeit gesteht. Basil selbst ist jedoch inzwischen zu einem anderen Kunstverständnis gekommen: „Form und Farbe erzählen uns von Form und Farbe – das ist alles. Oft scheint mir, die Kunst verbirgt den Künstler weit mehr, als sie ihn jemals offenbart.“ Dorian plant nun, das Bild zu verstecken, dessen zukünftiger Verfall ihm plastisch vor Augen steht. Er verhüllt es und lässt es in sein ehemaliges Kinderzimmer unter dem Dach tragen, auch wenn ihm der Kontrast zur „makellosen Reinheit seines Knabenlebens“ entsetzlich erscheint. Derweil intensiviert sich Lord Henrys Einfluss auf Dorian: Ein symbolistischer „französischer Roman“ (oft als Anspielung auf Huysmans’ Gegen den Strich gedeutet), das so genannte Yellow Book wirkt auf Dorian „betörend“, „zersetzend“, „vergiftend“, „den Verstand umnebelnd“ – die „Krankheit des Träumens“ ergreift ihn und bestimmt sein künftiges Leben. Er schafft sich neun Erstausgaben an, jede davon in einer anderen Farbe gebunden. Dorian lebt in den kommenden Jahren skrupellos seine Selbstentfaltung aus – wie es ihm Lord Henry empfohlen hat. Regelmäßig vergleicht er die sich zum Schlechten verändernden Züge des Porträts mit seinem Spiegelbild.
Dorian wird zum skandalumwitterten Mittelpunkt der Gesellschaft, gelehrt und weltläufig. „Er war bestrebt, eine neue Lebensauffassung zu erarbeiten, die […] in der Vergeistigung der Sinne ihre höchste Verwirklichung fände“. Er widmet sich dem Studium vergangener Epochen, deren Geisteshaltungen er wie Theaterrollen annimmt, weiterhin sammelt er Düfte, exotische Musik und Instrumente, Edelsteine und ihre Mythen, Alchemie, Stickereien und Wandteppiche; in Stammbäumen und Gemäldegalerien, literarischen und historischen Figuren, vor allem in den Gewaltherrschern Roms und der Renaissance, erkennt er sich wieder. Am Tag vor seinem 38. Geburtstag, dem 9. November, begegnet Dorian Basil Hallward, mit dem er seit langem nicht gesprochen hat. Basil steht kurz vor der Abreise nach Paris und will Dorian zuvor sprechen. Dorian lädt ihn in sein Haus ein, wo Basil beginnt, ihn vor kursierenden Gerüchten zu warnen und ihm eine Moralpredigt zu halten. Aus Wut führt Dorian Basil zu seinem Porträt: „Komm mit nach oben, Basil […] Ich führe ein Tagebuch über jeden Tag meines Lebens, und es verlässt nie den Raum, in dem es geschrieben wird […] Du wirst nicht lange zu lesen haben.“ Basil erblickt das Porträt, dessen Antlitz sich mittlerweile in das „Gesicht eines Satyrs“ verwandelt hat und in dem Dorian kaum noch erkennbar ist. Basil ist zuerst ungläubig, dann begreift er – da ersticht ihn Dorian mit einem Messer. Der Mord ist der Anfang des Wahnsinns, der Dorian ergreift. Er steigert sich in die Lektüre seines symbolistischen Lieblingsromans. Dann lässt er den jungen Chemiker Alan Campbell holen, dessen Ruf er ruiniert hatte, gegen den er jedoch erpresserisches Material besitzt. Er zwingt Campbell, die Leiche zu beseitigen, vermutlich mit Salpetersäure. Bei einem Dinner im Salon der Lady Narborough ist Dorian innerlich nervös, wirkt jedoch selbstsicher. Ein Gespräch mit Lord Henry entspinnt sich, in dem es unter anderem um die dekadenten Lebensformen im herrschenden Fin de siècle geht. Als er wieder zu Hause ist, verbrennt Dorian weitere Beweisstücke des Mordes, Basils Tasche und Umhang. Anschließend lässt sich Dorian von einer Droschke in eine entlegene Gegend des Londoner Hafens fahren, wo er eine Opiumhöhle besucht. Auf der Fahrt plagen ihn wahnhafte Bilder: „Der Mond hing am Himmel wie ein gelber Schädel“; die Straßen wirken „wie das schwarze Netz einer unermüdlich webenden Spinne“. In der Bar, die er schließlich betritt, findet er auch eines seiner vielen Opfer, Adrian, mittlerweile bankrott und opiumsüchtig. In den grotesken, verzerrten Fratzen der Opiumsüchtigen findet Dorian die „Hässlichkeit“, die ihm nunmehr als „einzige Wirklichkeit“ erscheint. Auf der Straße tritt ihm James Vane entgegen, der ihn in der Bar an einem verräterischen Wort erkannt hat: an dem Kosenamen, den seine Schwester einst ihrem Geliebten gab. James bedroht Dorian mit einem Revolver, um den Tod Sibyls zu rächen, erkennt dann jedoch, dass Dorian das Gesicht eines Zwanzigjährigen hat, und folgert daraus, dass er nicht derjenige sein kann, der vor 18 Jahren den Selbstmord seiner Schwester verursachte. Dorian flieht, bevor James von einer Hure erfahren kann, dass sein vermeintlicher Irrtum keiner war. Dorian wird nun paranoid. Bei einem Wochenende auf dem Lande bei Lord Henrys Cousine, der Herzogin von Monmouth, und ihrem Käfer sammelnden Ehemann fällt er in Ohnmacht, weil er glaubt, James Vanes Gesicht am Fenster gesehen zu haben. Als Dorian auf einem Spaziergang in eine Jagdgesellschaft gerät, wird versehentlich ein Treiber erschossen. Dorian ist entsetzt, doch die Jäger machen nicht viel Aufsehens darum. Der Treiber ist allen unbekannt. Als Dorian erfährt, dass es sich um einen bewaffneten Seemann gehandelt habe, eilt er, um den aufgebahrten Toten zu identifizieren – es handelt sich um James Vane. Dorian beschließt nun, sein Leben zu ändern. Als er durchblicken lässt, er habe Basil ermordet, glaubt ihm Lord Henry nicht, da er ihm keinen Mord zutraut. Mord und Kunst seien für ihn nur „eine Methode, außergewöhnliche Empfindungen hervorzurufen“ – Kunst für die Oberschicht, Mord für die Arbeiterklasse. Dorian versucht verzweifelt, den skeptischen Henry von der Existenz der Seele zu überzeugen: „Die Seele ist eine schreckliche Wirklichkeit. Man kann sie kaufen und verkaufen und um ihren Preis feilschen. Man kann sie vergiften oder vervollkommnen. In jedem von uns ist eine Seele. Ich weiß es.“ Dorian wirft Henry vor, ihn durch das Buch vergiftet zu haben. Henry hält dagegen, dass die „Bücher, die die Welt unmoralisch nennt“, Bücher seien, „die der Welt ihre eigene Schande vor Augen halten“. Auf einem nächtlichen Spaziergang bereut Dorian den Hochmut seines Gebets um ewige Jugend. „(Er) wusste, dass er sich besudelt, seinen Geist mit Verderbtheit und seine Phantasie mit Grauen erfüllt hatte“. Auf seinem Porträt jedoch haben sich mittlerweile „ein verschlagener Ausdruck […] und um den Mund die Falschheit des Heuchlers in tiefen Furchen eingegraben“. Dorian begreift, dass nichts ihn reinwaschen kann, erst recht keine Selbstverleugnung. Er beschließt, das letzte verbliebene Beweisstück für den Mord an Basil Hallward zu zerstören, und zückt das Mordmesser gegen das Bild. „So, wie es den Maler getötet hatte, würde es auch das Werk des Malers töten, und alles, was es bedeutete“ – dann, glaubt Dorian, werde er befreit sein. Als die Dienstboten seine Leiche finden, ist sie kaum zu erkennen, sie hat „ein verlebtes, runzeliges, widerwärtiges Gesicht“. Das Porträt dagegen erstrahlt „in vollem Glanz seiner köstlichen Jugend und Schönheit“.