La película está narrada por un general de la policía secreta soviética, Yevgraf Zhivago (Alec Guinness), medio hermano de Yuri Zhivago (Omar Sharif), a la que cree que es hija de éste, Tonya Komarovskya (Rita Tushingam). La trama principal se desarrolla entre 1905-1921.
Yuri Zhivago es un médico y poeta en la época del advenimiento de la Revolución rusa. Está casado con Tonya (Geraldine Chaplin), una joven de la alta burguesía que le quiere y le admira. Durante la Guerra Civil Rusa, la mansión familiar en Moscú es requisada y ocupada por otras familias. La situación se torna insostenible para ellos. Reaparece Yevgraf Zhivago y les recomienda salir de Moscú y viajar a la mansión de campo de la familia, en Varikino. Después de una odisea, viajando en un vagón de ferrocarril atestado, la familia logra trasladarse a su casa de campo, pensando en pasar el duro período de la guerra civil allí. Cuando llegan a la casa se enteran de que ha sido confiscada por el gobierno revolucionario y se ven obligados a refugiarse en una cabaña cercana. Logran pasar un tiempo en paz y Zhivago comienza a escribir poesía y a visitar la biblioteca del pueblo cercano, Yuriatin. Allí se encuentra con Lara (Julie Christie) a quien había conocido en difíciles circunstancias en Moscú, y posteriormente durante la Primera Guerra Mundial, cuando él servía como médico militar y ella como enfermera. Su relación con Lara se transforma en una relación amorosa. Todos sus movimientos y actividades son vigilados por los funcionarios soviéticos. Tonya queda embarazada y Yuri decide terminar su relación con Lara. Después de una triste despedida regresa a Varikino y es sorpresivamente reclutado a la fuerza por un pelotón de caballería soviético, y debe seguirlos en su campaña. Después de dos años, deserta y regresa a Varikino en busca de su familia, pero allí se entera de que han emigrado a Francia y que su rastro se ha perdido. Yuri se reencuentra con su antiguo amor, Lara. Juntos, más la hija de Lara, deciden irse a vivir a la casa de campo en Varikinno. Es el período del crudo invierno ruso y Zhivago decide desobedecer la confiscación y rompe los maderos que tapiaban la casa, para refugiarse allí. Pasa el tiempo y la guerra llega nuevamente, obligando a Lara a huir junto a su hija. Yuri no se entera nunca de que Lara espera un hijo de él. Regresa a Moscú, donde su medio hermano Yevgraf le consigue un puesto en un hospital. Pasan los años, y un día, viajando en el tranvía, Yuri ve a Lara caminando por la calle y desesperadamente trata de detener el transporte y correr tras ella. Ocurre entonces un inesperado final.