La obra se desarrolla en el Gulf Stream - Habana, cuyo protagonista es Santiago, aunque todo el mundo lo llama El viejo. Santiago es un pescador de avanzada edad, que lleva 84 días sin conseguir pescar nada. Un buen día por la mañana, decide salir solo al mar, donde por fin, un enorme marlín (pez vela similar al pez espada) pica el anzuelo no sin dar batalla antes de ser capturado definitivamente. La lucha con el pez dura tres días, en los que Santiago recuerda su vida pasada. En su mente resuenan los tiempos en que la suerte estaba de su lado, y era capaz de conseguir una gran pesca. También recuerda a Manolín, un joven que le había estado ayudando hasta hace poco a pescar. Los padres de aquel muchacho le prohibieron salir de pesca con el viejo, debido a la mala racha que este había conseguido en el oficio. Sin embargo, el joven siempre estaba dispuesto a ayudarle cuando fuese necesario, puesto que, fue Santiago quien lo instruyó en la pesca desde que Manolín tenía cinco años. Al tercer día, el pez, ya exhausto, comienza a rodear el bote. Santiago, desgastado y casi delirante, utiliza toda la fuerza que le quedaba para tirar el pez sobre su lado y apuñalarlo con un arpón. Una vez capturado, Santiago ata el pescado al lado de su bote, y emprende el regreso a casa. Se encamina pensando en el alto precio que el pescado tendría en el mercado, y en la cantidad de gente que podría alimentar. Sin embargo, en su camino hacia la orilla, los tiburones son atraídos por la sangre del marlín y poco a poco van apareciendo para devorar la captura. Santiago logra matar a un gran tiburón mako con su arpón, pero pierde el arma, además de un cuarto del pescado que el tiburón logró devorar antes de morir. Al rato, el pez espada del viejo es nuevamente atacado por un tiburón que logra quitarle un trozo más de carne. El viejo construye un arpón atando el cuchillo al extremo de uno de los remos, y así proteger lo que quedaba de su presa; cinco tiburones son asesinados en total, y muchos otros son expulsados. Pero los tiburones siguen llegando, y al caer la noche, ya han devorado casi toda la carne del pez espada, dejando un esqueleto consistente en su espina dorsal, la cola y la cabeza. Santiago, derrotado, convencido ahora de su mala suerte, increpa a los tiburones por la forma en que han matado sus sueños. Al llegar a puerto, deja en la orilla su bote con los restos del pescado. Agotado, hambriento y herido se dirige inmediatamente a su pequeña cabaña a descansar, mientras carga en sus hombros el pesado mástil de su bote. Al día siguiente, varios pescadores y turistas quedan asombrados al ver las colosales dimensiones del pez espada, a pesar de que haya llegado sólo en espinas. Entristecido por el estado físico del viejo, Manolín le promete a Santiago volver a pescar con él, sin importar lo que digan sus padres.
El final permite ser a interpretación del lector. Por una parte, el estado físico del viejo y las reacciones tanto de Santiago como de Manolín, te permiten inferir que por su tristeza y actos desesperados, ambos reconocen el posible final del viejo. En su contraparte, su deceso nunca es confirmado y el cierre del libro deja inconcluso el estado futuro del viejo al culminar con diálogos de futuras hazañas, sin esperanzas sobre las cuales basarse.
