Humbert Humbert (Jeremy Irons), un profesor de literatura, apasionado admirador de las nínfulas (niñas entre los 12 y 14 años) acepta un puesto en la universidad de Bearsville, antes de eso tiene todo un verano para acoplarse, por lo que decide irse a vivir a un pequeño pueblo llamado Ramsdale donde conoce a Charlotte Haze (Melanie Griffith), madre de una niña de 12 años llamada Dolores "Lolita" Haze (Dominique Swain) la cual se asemejaba a un viejo amor de la infancia de Humbert. Este se enamora empecinadamente de Lolita. Charlotte se enamora de él y finalmente se casan. Para Humbert, era la única forma de seguir estando cerca de Lolita. Luego, su madre, descubre un diario que Humbert mantenía, donde narraba el amor que tenia por "Lo" y como ella se le insinuaba a él, por lo que decide dejarlo e irse con su hija, la cuál se encontraba en un campamento para niñas, pero muere inmediatamente después en un accidente. Debido a eso, Humbert decide ir a buscar a Lolita al campamento de verano en el cual se encontraba, pero no le cuenta que su madre había muerto. De esta forma, Humbert y Lolita realizan un viaje, donde su enamoramiento los convierte en amantes, intentando que no se descubra su verdadera relación.Humbert se da cuenta que les sigue un hombre, del cual sospecha que es policía, pero la realidad es que el hombre también está interesado en Lolita. Éste hecho provoca los celos y la culpabilidad de Humbert. Durante el viaje Humbert le dice a Lolita que su madre había fallecido y, a pesar de eso, Lolita continua con él porque "no tiene a ningún otro lugar a donde ir".Después de un largo viaje, Humbert y Lolita se establecen en un ciudad donde él trabaja como profesor en la universidad local y Dolores asiste a un colegio religioso para chicas. La relación entre ambos es cada vez más tensa debido a los celos del profesor. Humbert se debate entre la paradójica situación de ser su padrastro y también su amante. Tras una fuerte discusión, Lolita le propone a Humbert emprender un segundo viaje, ambos motivados por distintas razones (la de Humbert, arreglar la relación, y la de Lolita, seguir el plan propuesto por el perseguidor -el supuesto policía-). Una noche, Lolita se enferma gravemente y Humbert la deja internada en un hospital. Al día siguiente, se entera de que el perseguidor, haciéndose pasar por un tío de ella, se la ha llevado. Humbert inicia entonces una investigación a lo largo del país, pero sin resultado, lo que lo deja sumido en una enorme depresión y soledad.Años después llega una carta de Lolita, pidiéndole ayuda económica. Humbert acude con el dinero, pero con la firme convicción de recuperarla y matar a su marido. Una vez que llega a la nueva casa de Lolita, la encuentra casada y embarazada. Ella le cuenta lo que pasó desde que se separaron: se escapó con Claire Quilty, un escritor vinculado al mundo del cine pornográfico, el mismo que les perseguía y a quien Humbert creía un policía. Pero ella lo abandonó, siendo que después de amarlo con locura, éste le pide que sea partícipe de sus filmes pornográficos. Después de eso, Lolita conoció y se casó con su actual marido. Humbert decide vengarse y asesina al escritor. Finalmente es arrestado y llevado a la cárcel, donde fallece años después de un aneurisma cerebral y Lolita fallece al momento de dar a luz.