הרומן מספר על יום ב- 16 ביוני 1904 מחייו של יהודי מדבלין, בן שלושים ושמונה, לאופולד בלום וסטיבן דדלוס בן העשרים ושניים.
שלושת חלקיו של ספר ענק, המחולקים לשמונה עשרה פרקים, אמורים, לדברי המחבר, להתייחס לאודיסיאה ההומרית (יוליסס הוא תעתיק לטיני של שם גיבורו). אבל הקשר הזה עם האפוס היווני הקדום הוא יחסי מאוד, אלא להפך: ברומן הארוך שום דבר חשוב, למעשה, לא קורה.
הסצינה - בירת אירלנד, העיר דבלין - אומתה על ידי המחבר, פשוטו כמשמעו, במפה ובספריה. זמן - לפי הכרונומטר, לפעמים, עם זאת, נעצר.
החלק הראשון כולל שלושה פרקים. בשמונה בבוקר, בול מוליגן, ששוכר בית עם מרטל במגדל עם דדלוס, מעיר את חברו, שהוא לא מאושר מאוד מכך ששכנתם השלישית, היינס, משתוללת בלילה, ירתה מחלום באקדח. דדלוס הפחדני והמגע לא ממש אוהב את זה. אמו נפטרה לאחרונה מסרטן הכבד, איתו היה במערכת יחסים קשה איתה במהלך חייו, והוא נעלב מהשניעות של מוליגן בגלל ביטויים שלא מכבדים אותה. שיחתם נסבה סביב נושא החיפוש אחר בנו של אביו, כשהם נוגעים ללא הרף בדוגמאות של המלט, ישו הנוצרי וטלמכוס, בנו של יוליסס. אותו נושא עולה בשיעור ההיסטוריה, אותו נותן סטיבן שעתיים אחר כך בבית הספר בו הוא עובד במשרה חלקית, ובשיחתו עם מנהל בית הספר מבקש מהצעיר לספר למכריו במערכת העיתון את התו הארוך שלו על מגיפת מחלות הפה והפה. לאחר השיעור, סטיבן הולך נפשית לאורך חוף הים.
באותו בוקר מתחילות "נדודיו" של סוכן הפרסום הקטן ליאופולד בלום. החלק המרכזי והגדול של הרומן, המורכב מתריסר פרקים, מתחיל בארוחת הבוקר שלו - הכליה של החזיר, שהוא קונה לפני כן בחנות הקצב של דלוגאך. שני מכתבים מחכים לו בבית. הראשונה היא מבתה של מילי, או מריון, שרק מלאכה אתמול חמש-עשרה וכבר עובדת כעוזרת צלם במולינגר. והמכתב השני מופנה לאשתו מולי, זמרת קונצרטים, מהאמרגן שלה Buyan (או יו אי) בוילן, בו הוא מדווח כי יתקשר אליה בארבע אחר הצהריים.
אחרי ארוחת הבוקר - ביקור בשירותים עם מגזין ביד. באחת עשרה, בלום צריך להיות בהלוויה של חברו לבית הספר, והוא עוזב את הבית שעה לפני כדי לעשות דברים קטנים שונים. בפרט הוא מקבל מכתב בדואר ממרתה קליפורד מסוימת, שהגיבה לחיפוש בעיתון אחר מזכירה שניתנה על ידיו למטרות חביבות גרידא. מרתה ענתה על הודעת האהבה שלו ואף כותבת שהיא חולמת להיפגש. על מה שלבלום יש כל מיני פנטזיות נשיות. הגיע הזמן, עם זאת, בבית הקברות.
בעגלת ההלוויה רוכב בלום יחד עם תנחומים אחרים, כולל אביו של סטיבן, סיימון דדלוס. אנחנו מדברים על כל מיני דברים, כולל הסיור העתידי עם אשתו של בלום ואביו שהתאבד בתקופתו. לאחר טקס ההלוויה, בלום ניגש לעיתונים, עבורם הוא מפרסם כסוכן. שם הוא פוגש את אותה חברה שהייתה בבית הקברות, בנוסף לפרופסור מק'הוח, עורך הדין הצרכן O'Molla והעורך מיילס קרופורד. בלום עוזב, בא. בהיעדרו, המערכת היא סטיבן דדלוס, שהביאה את הפתק של מנהל בית הספר, ואחרי שהקהל מזמין את כולם לפאב. העורך התמהמה, בלום חזר באותה תקופה וכל הרגיזה של קרופורד נפלה עליו.
מבולבל, בלום עוזב את מערכת העורכת ומשוטט ברחבי העיר, בהדרגה מתחיל להרגיש רעב ועוד ועוד חושב על אוכל.או שהוא מחליף מילה עם חבר, ואז מתפעל מהמשוגע, ולבסוף הולך לפונדק של דייווי ברן, שם אחד הקבועים מספר לבעל הפונדק על הבונים החופשיים של בלום.
בשעה שתיים בצהריים, סטיבן דאדלוס מגן על גרסתו לביוגרפיה ואישיותו של שייקספיר בספרייה מול האנשים החכמים ביותר בדבלין, למשל, העובדה שהוא שיחק ורואה את עצמו בצל אביו של המלט. למרות המקוריות והרצון להבין, הוא עדיין נשאר מנודה בקרב הקהל: לא שיריו מתפרסמים באוסף המשוררים הצעירים, והוא גם לא מוזמן לערב, בניגוד לחברו מיילייאה (או בול) מוליגן, שנמצא גם הוא כאן. וכבר נעלב, סטיבן מקבל סיבות חדשות לעלבונותיו. בלום מבקר גם בספריה, כמעט פוגש את סטיבן.
ארוחת הצהריים, ואנשי העיר עוברים על עסקיהם. חבריו של בלום דנים בתענוגות אשתו, ליאופולד בלום עצמו עוסק בספרים המזוכיסטיים ובוחר באחד מהם. Buyan Boylan שולח יין ופירות למסנג'ר בכתובת מסוימת. סטיבן פוגש את אחותו, שנפרד לאחרונה עם אביו.
בלום יודע ממכתב כי פגישה מתוכננת לארבע מאשתו, מולי, עם Buyan Boylan. הוא חושד בפרשת האהבה שלהם, שקיימת בפועל. לאחר שפגש את בוילן, בלום עוקב אחריו בסתר למסעדת אורמונד על קו המים, אגב, סועד שם עם מכרו, מאזין למוזיקה ואז מגלה שבוילן עוזב בטיולון. קנאה, הרצון הסודי של בגידת אשתו עם גבר אחר, "פנלופה" זו, שמספקת את כולם, לה והנאתם - כל זה מציפה את נפשו של בלום על רקע המוזיקה המרגשת. מדמיין מה קורה בביתו בהיעדרו, הוא כותב מכתב תגובה למרתה, מסרב לפגוש אותה מייד וליהנות מהמשחק עצמו, מה שמענג את ההנאה. בשעה חמש מתכנסים הפטריוטים האירים בפאב של ברני קירנן, דנים באקטואליה - שלהם ושל ארצם היהודית האומללה והמדוכאת. בחיפוש אחר מרטין קניגם על הביטוח של דינאם שנקבר בבוקר, בלום מסתכל גם כאן. שתייה, הפטריוטים מתווכחים, מכה ביהודי בלום, שאינו תומך בקיצוניותם נגד הבריטים, בפרט. המקרה מסתיים בטריק אנטישמי המופנה אליו: כשבלום נכנס לכרכרה הוא נזרק לפח ריק.
בשעה שמונה בצהריים, בלום נמצא על החוף ליד הים, שם הוא מאונן, צופה באחת משלוש חברות צעירות, גרטי מקדואל, שמרגישה את העניין שלו כאילו מדגימה בטעות את התחתונים שלה וקסמי סוד אחרים. כשעוזבת עם חבריה, בלום מגלה את צליעה. ואז מתברר שהשעון שלו נעצר בחמש וחצי. האם אז, חושב בלום, כאשר בוילן "טפח" את אשתו?
לבלום אין חשק לפגוש את אשתו. בעשר בערב הוא מוצא את עצמו במקלט לאמהות של ד"ר הורן, שם אחת האמהות שיש לה ילדים רבים לא הצליחה לפתור את התינוק הבא כבר ביום השלישי. עם הכניסה מגלה בלום פלוגה של צעירים שותים וצוחקים, ביניהם סטיבן דדלוס. ליאופולד שותה ומדבר איתם. ראוי לציין כי הרומן "יוליסס" לא קל לקרוא ולספר מחדש, מכיוון שהוא כתוב בז'אנר של זרם התודעה. באותו פרק מחבר המחבר גם סגנונות ספרותיים שונים, החל מהעתיקים ביותר ומסתיימים במודרניים ביותר. בקרב הנערים, בול מוליגן הוא גם מילול. שיחות מפתה מתודלקות מהגעתה של אחות שמדווחת שהגברת סוף סוף ילדה. החברה המהנה יוצאת לשתות וללכת רחוק יותר אל בית המרזח, וסטיבן וחברו לינץ 'נפרדים מהשאר ללכת לבית הזונות של בלה כהן. משום מה, בלום, שחש אהדה לסטיבן, מחליט לעקוב אחר הצעירים.
בחצות הוא מוצא את עצמו בלב ליבי הלילה של דבלין. בלום השיכור הזוי כשהוא רואה את הוריו, חברות נשים, אנשים אקראיים נפגשו במהלך היום.הוא נאלץ להתגונן מפני האשמותיהם של רוחות רפאים אלה בתועבות סודיות שונות. התת-מודע שלו, צמאון לעוצמה וכיבודים, פחדים, מזוכיזם מיני, בולט "בפרצופים ותמונות." לבסוף הוא מוצא את עצמו עם זואי זונה בבית זונות, שם הוא פוגש את סטיבן עם חברו. הזיה ארוטית-תרופתית שיכורה נמשכת, אי אפשר להפריד בין המציאות לתודעה. בלום, שהוסב לאישה, מואשם בכל מיני סטיות, כולל התענוג לרגל אחרי ניאוף אשתו עם בוילן. פתאום, בעיצומה של אורגיה, סטיבן רואה את רוח רוחה של אמו המסכנה עולה מהקבר. הוא מנפץ את הנברשת עם קנה רץ ורץ מבית הבושת לרחוב, שם הוא נכנס לקטטה עם חיילים. בלום, בעקבותיו, מיישב איכשהו את השערוריה, מתכופף על גופתו של צעיר שוכב באבק ומזהה בו את נפטר לפני 11 שנים בינקותו של בנו רודי.
החלק השלישי של הספר, המורכב משלושת הפרקים האחרונים, מתחיל. בשעה אחת לפנות בוקר, בלום וסטיבן מגיעים למקלט הלילה של הקבמן, שם הם יושבים בפינה. בלום בכל דרך אפשרית תומך בשיחה, שמדי פעם מסתיימת, מראה לסטיבן תצלום של אשתו ומזמין אותה לבקר אותה כדי להציג אותה. לאחר שדנו בדרך הרבה נושאים חשובים לאנשים שיכורים הם מגיעים לבית בלום תוך שני לילות, וכמעט שלא פתחו אותו, ישבו במטבח, שותים קקאו ושוב מדברים על נושאים שונים, הולכים לגן, משתינים יחד ואז מתפזרים בבטחה בכיוונים שונים.
כשהוא שוכב עם אשתו במיטה, בלום, בין השאר, משקף את בגידה של אשתו לסדרת אוהבים שאמורה על ידו, מדברת איתה מעט ולבסוף נרדמת.
הרומן מסתיים עם התפשטות נטולת פיסוק של ארבעים עמודים של גברת מולי בלום על החברים שלה, על בעלה, על העדפות אינטימיות, לאורך הדרך היא מגלה שהיא מתחילה את הווסת, אולם עם זאת לא מפריעה לכל מחשבותיה המפתות, כתוצאה מהן מסתיים רומן ענק. עם המילים: "כך שהוא הרגיש את השדיים שלי ואת הארומה שלהם והלב שלו דפק בטירוף וכן אמרתי כן, אני רוצה כן".