De roman gaat over een dag op 16 juni 1904 uit het leven van een Dublinse Jood, achtendertig jaar oud, Leopold Bloom en de tweeëntwintigjarige Stephen Dedalus.
De drie delen van een enorm boek, verdeeld in achttien afleveringen, zouden volgens de auteur betrekking moeten hebben op de Homerische Odyssee (Ulysses is een Latijnse transcriptie van de naam van de hoofdpersoon). Maar deze connectie met het oude Griekse epos is zeer relatief en eerder van het tegenovergestelde: in de lange roman gebeurt er eigenlijk niets belangrijks.
De scène - de hoofdstad van Ierland, de stad Dublin - werd door de auteur letterlijk geverifieerd op een kaart en een directory. Tijd - volgens de chronometer stopt het soms echter.
Het eerste deel bestaat uit drie afleveringen. Om acht uur 's ochtends maakt Bull Mulligan, die een huis met Martell in de toren bij Daedalus huurt, zijn vriend wakker, die buitengewoon ongelukkig is dat hun derde buurman, Haines,' s nachts raaskijkend, uit een droom met een pistool schoot. De laffe en gevoelige Daedalus houdt er niet echt van. Zijn moeder stierf onlangs aan leverkanker, met wie hij tijdens haar leven een moeilijke relatie met haar had, en hij is beledigd door de humor Mulligan vanwege respectloze uitdrukkingen jegens haar. Hun gesprek draait om het onderwerp van de zoektocht naar de zoon van zijn vader, waarbij hij voortdurend de voorbeelden raakt van Hamlet, Jezus Christus en Telemachus, de zoon van Ulysses. Hetzelfde onderwerp komt naar voren in de geschiedenisles, die Steven twee uur later geeft op de school waar hij parttime werkt, en in zijn gesprek met de schooldirecteur waarin hij de jongeman vraagt zijn kennissen in de redactie van de krant zijn langlopende opmerking over de epidemie van mond- en klauwzeer te vertellen. Na de les loopt Stephen mentaal langs de kust.
Op dezelfde ochtend beginnen de 'omzwervingen' van de kleine reclamebureau Leopold Bloom. Het centrale en grootste deel van de roman, dat uit twaalf afleveringen bestaat, begint met zijn ontbijt - de nier van het varken, dat hij daarvoor koopt in de slagerij van Dlugach, waar hij het prospectus van een voorbeeldige boerderij in Palestina neemt en op dit punt verschillende projecten bouwt. Thuis wachten hem twee brieven. De eerste is van de dochter van Millie, of Merion, die gisteren net vijftien is geworden en al werkt als assistent-fotograaf in Mollingar. En de tweede brief aan zijn vrouw Molly, een concertzanger, van haar impresario Buyan (of Hugh E.) Boylan, waarin hij meldt dat hij haar om vier uur 's middags zal bellen.
Na het ontbijt - bezoek aan het toilet met een tijdschrift in de hand. Om elf uur moet Bloom bij de begrafenis van zijn klasgenoot zijn en hij verlaat het huis een uur eerder om verschillende kleine dingen te doen. Hij ontvangt met name een brief per post van een zekere Martha Clifford, die reageerde op de zoektocht van een krant naar een door hem gegeven secretaris voor puur amoureuze doeleinden. Martha beantwoordde zijn liefdesboodschap en schrijft zelfs dat ze droomt van ontmoeting. Over wat Bloom allerlei vrouwelijke fantasieën heeft. Het is echter tijd op de begraafplaats.
In de rouwwagen rijdt Bloom samen met andere condoleances, waaronder Stephen's vader, Simon Daedalus. We hebben het over van alles en nog wat, waaronder de toekomstige tour van Bloom's vrouw en zijn vader, die in zijn tijd zelfmoord heeft gepleegd. Na de begrafenisplechtigheid gaat Bloom naar de krant, waarvoor hij adverteert als agent. Daar ontmoet hij hetzelfde bedrijf dat op de begraafplaats was, plus professor McHugh, consumptieve advocaat O'Molla en redacteur Miles Crawford. Bloom vertrekt, komt. Bij zijn afwezigheid is de redactie Stephen Daedalus, die het briefje van de schooldirecteur heeft meegebracht, en na de menigte iedereen uitnodigt in een pub. De redacteur bleef hangen, Bloom kwam op dat moment terug en alle irritatie van Crawford viel op hem.
Verward verlaat Bloom de redactie en dwaalt door de stad, terwijl hij geleidelijk honger begint te krijgen en steeds meer aan eten gaat denken.Of hij wisselt een woord met zijn kennis, verwondert zich dan over de gek en gaat uiteindelijk naar de taverne van Davy Burn, waar een van de stamgasten de eigenaar van de herberg informeert over Bloom's vrijmetselarij.
Om twee uur 's middags verdedigt Stephen Daedalus zijn versie van Shakespeare's biografie en persoonlijkheid in de bibliotheek voor de slimste mensen in Dublin, bijvoorbeeld het feit dat hij speelde en zichzelf beschouwde als de schaduw van Hamlets vader. Ondanks de originaliteit en de wens om begrepen te worden, blijft hij een verschoppeling onder het publiek: zijn gedichten worden niet gepubliceerd in de verzameling van jonge dichters, noch wordt hij uitgenodigd voor de avond, in tegenstelling tot zijn vriend Mailayha (of Bull) Mulligan, die ook hier is. En al beledigd, krijgt Stephen nieuwe redenen voor zijn beledigingen. Bloom bezoekt ook de bibliotheek en ontmoet Steven bijna.
'S Middags gaan de stadsmensen hun gang. De vrienden van Bloom bespreken de geneugten van zijn vrouw, Leopold Bloom zelf, neemt de masochistische boeken door en kiest er een uit. Buyan Boylan stuurt wijn en fruit naar een boodschapper op een bepaald adres. Stephen ontmoet zijn zus, onlangs gescheiden van zijn vader.
Bloom weet uit een brief dat er een ontmoeting is gepland voor vier van zijn vrouw Molly met Buyan Boylan. Hij vermoedt hun liefdesaffaire, die echt bestaat. Nadat hij Boylan heeft ontmoet, volgt Bloom hem in het geheim naar het Ormond-restaurant aan de waterkant, dineert daar trouwens met zijn kennis, luistert naar muziek en ontdekt dan dat Boylan in een kinderwagen vertrekt. Jaloezie, het geheime verlangen van het verraad van zijn vrouw met een andere man, deze "Penelope", die iedereen tevreden stelt, voor haar en hun plezier - dit alles overweldigt Bloom's ziel tegen de achtergrond van opwindende muziek. Terwijl hij zich voorstelt wat er bij hem thuis gebeurt tijdens zijn afwezigheid, schrijft hij een antwoordbrief aan Martha, die weigert haar onmiddellijk te ontmoeten en te genieten van het spel zelf, dat plezier doet genieten. Om vijf uur komen Ierse patriotten samen in de pub van Barney Kearnan en bespreken ze de actualiteit - hun eigen en hun eigen arme, onderdrukte Engelse en Joodse land. Op zoek naar Martin Cannigem over de verzekering van Dignam die 's morgens begraven ligt, kijkt Bloom ook hier. Drinken, het patriottendebat, het raken van de Jood Bloom, die vooral hun extremisme tegen de Britten niet steunt. De zaak eindigt met een antisemitische truc die aan hem is gericht: als Bloom in de koets stapt, gooien ze hem een leeg blikje toe.
Om acht uur is Bloom op het strand aan zee, waar hij masturbeert en kijkt naar een van de drie jonge vriendinnen, Gertie MacDowell, die, terwijl hij zijn interesse voelt, alsof ze per ongeluk haar ondergoed en andere geheime charmes laat zien. Wanneer ze met haar vrienden vertrekt, ontdekt Bloom dat ze slap is. Dan blijkt dat zijn horloge om half zes stopte. Is het dan, denkt Bloom, toen Boylan zijn vrouw "herstelde"?
Bloom heeft geen zin om zijn vrouw te ontmoeten. Om tien uur 's avonds bevindt hij zich in een opvanghuis voor vrouwen in barensnood van Dr. Horn, waar een van de moeders met veel kinderen de volgende baby voor de derde dag niet heeft kunnen oplossen. Bij binnenkomst ontdekt Bloom een gezelschap van drinkende en lachende jonge mannen, waaronder Stephen Daedalus. Leopold drinkt en praat met ze. Het is vermeldenswaard dat de roman "Ulysses" niet gemakkelijk te lezen en te hervertellen is, omdat hij geschreven is in het genre van de bewustzijnsstroom. In hetzelfde hoofdstuk imiteert de auteur ook verschillende literaire stijlen, beginnend bij de oudste en eindigend bij de modernste. Onder de jongeren is de Bull Mulligan ook woordvoer. Verleidelijke gesprekken worden gevoed door de komst van een verpleegster die meldt dat de dame eindelijk is bevallen. Het leuke gezelschap gaat drinken en loopt verder de taverne in, en Stephen en zijn vriend Lynch scheiden zich van de rest om naar het bordeel van Bella Cohen te gaan. Om de een of andere reden besluit Bloom, sympathiek voor Stephen, de jongeren te volgen.
Om middernacht bevindt hij zich in het hart van de nachtelijke losbandigheid van Dublin. Drunk Bloom hallucineert wanneer hij zijn ouders, vrouwelijke vrienden, willekeurige mensen die elkaar gedurende de dag zien ontmoeten.Hij wordt gedwongen zich te verdedigen tegen de beschuldigingen van deze geesten in verschillende geheime gruweldaden. Zijn onderbewustzijn, een honger naar macht en eer, angsten, seksueel masochisme, steken uit 'in gezichten en afbeeldingen'. Uiteindelijk komt hij terecht bij een prostituee Zoë in een bordeel, waar hij Stephen ontmoet met zijn vriend. Dronken drug-erotisch delier gaat door, de realiteit kan niet worden gescheiden van bewustzijn. Bloom, bekeerd tot een vrouw, wordt beschuldigd van allerlei verdraaiingen, waaronder het plezier van het gluren naar het overspel van zijn vrouw met Boylan. Plotseling, midden in de orgie, ziet Stephen de geest van zijn arme moeder opstaan uit het graf. Hij verplettert de kroonluchter met een stok en rent van het bordeel naar de straat, waar hij een gevecht aangaat met soldaten. Bloom volgt hem op de een of andere manier op het schandaal, buigt zich over het lichaam van een jonge man die in het stof ligt en herkent in hem zijn overleden elf jaar geleden in de kinderschoenen van zijn zoon Rudy.
Het derde deel van het boek, bestaande uit de laatste drie afleveringen, begint. Om één uur 's ochtends gaan Bloom en Stephen naar het nachtverblijf van de taxichauffeur, waar ze in de hoek zitten. Bloom voert op alle mogelijke manieren een gesprek dat periodiek tot stilstand komt, laat Stephen een foto van zijn vrouw zien en nodigt gasten uit haar voor te stellen. Na veel belangrijke kwesties voor dronken mensen te hebben besproken, komen ze in twee nachten bij Bloom's huis en, na het nauwelijks te hebben geopend, in de keuken te zitten, cacao te drinken en opnieuw te praten over verschillende onderwerpen, dan naar de tuin te gaan, samen te plassen en zich dan veilig te verspreiden in verschillende richtingen.
Liggend met zijn vrouw in bed, reflecteert Bloom onder andere over de ontrouw van zijn vrouw met een reeks door hem vermeende geliefden, praat een beetje met haar en valt uiteindelijk in slaap.
De roman eindigt met veertig bladzijden uitvloeisels van mevrouw Molly Bloom over haar vriendjes, over haar man, over intieme voorkeuren, en onderweg ontdekt ze dat ze begint met menstruatie, wat echter niet interfereert met al haar verleidelijke gedachten, waardoor een enorme romance eindigt met de woorden: "zodat hij mijn borsten en hun aroma voelde en zijn hart klopte en ja zei ik ja ik wil ja".