La historia empieza en el bar lácteo Korova donde Alex y sus drugos, Pete, Georgie y Dim, quien realmente era lerdo, se encuentran sentados consumiendo leche-plus, que consiste en leche con velocet, synthemesco (mescalinas sintéticas) o drencrom (adrenocromo), que los deja preparados para recurrir a la ultraviolencia. Saliendo del bar, atacan a un hombre que volvía de la biblioteca y destruyen los tratados de cristalografía que llevaba. Después van al bar Duque de Nueva York, donde ofrecen de beber y de comer a dos ancianas, para tener una coartada. Salen del bar para ir a asaltar una tienda, golpeando al dueño y su esposa hasta dejarlos inconscientes y ensangrentados. Regresan al Duque de Nueva York, donde poco después entran dos policías preguntando sobre los incidentes y las ancianas afirman que ellos siempre estuvieron allí.
Saliendo del bar, los protagonistas se encuentran con un viejo vagabundo borracho, cantando delante de este. Le empiezan a golpear, pero Alex les dice a sus drugos que se detengan un momento, para que pueda oír lo que dice el borracho. Luego de escuchar la diátriba de este, los cuatro terminan de golpearlo y dejarlo inconsciente.
Caminando cerca de una central eléctrica encuentran a cinco jóvenes intentando violar a una chica, pero no llaman su atención hasta observar que se trataba de una pandilla rival dirigida por Billyboy. Comienza una pelea entre ambas pandillas mientras la chica huye y llama a la policía, por lo que Alex y sus drugos huyen sin poder asesinar a Billyboy. Con un vehículo que acaban de robar llegan hasta las afueras de una aldea. Logran entrar en una casa muy vistosa que tenía un cartel de “HOME”, donde golpean y amarran a un escritor mientras violan a su esposa.
Después de una noche tan agitada vuelven al bar lácteo y hay una pequeña discusión entre los drugos, ya que Alex había golpeado a Dim por abuchear a una mujer que estaba cantando un fragmento de la ópera Das Bettzeug de Friedrich Gitterfenster.
Al siguiente día Alex es interrogado por su asistente social, que lo amenaza fuertemente y le asegura que pronto lo atraparán. Alex no le da mayor importancia. Después de esto va hacia un local donde venden música. Mientras espera, observa a unas niñas (de unos 10 años) tomándose un helado, en lo que las invita a su casa a escuchar música. Antes de ir a la casa, Alex las lleva a comer a un restaurante. En la casa escuchan música y Alex las embriaga con whisky mezclado con drogas, para luego desnudarlas y abusar sexualmente de ellas.
Al terminar con las niñas, los drugos le esperan en su portal. Cuando se junta con sus drugos, estos lo atacan verbalmente enfadados por el abuso excesivo de poder en el papel de líder asumido por Alex, el cual responde propinándoles una paliza para hacer mostrar su liderazgo. Después, le convencen para entrar en una casa donde reside una mujer con mucho dinero y amante de los gatos. Llaman a la puerta y al seguir el mismo patrón para que les dejara entrar como en el robo anterior. La mujer se da cuenta de esto y llama a la policía. Pero consiguen entrar. Alex entra y se enfrenta con la señora, a la cual da muerte con una estatuilla de plata. Viendo lo que había sucedido, sale rápidamente de la casa. Sus drugos le esperan en la puerta y Dim le golpea la cara con su cadena, dejándolo temporalmente ciego. La policía aparece y encuentra a Alex infraganti. A pesar de su corta edad, Alex es encerrado en la cárcel por ser el culpable de la muerte de la anciana.
En la cárcel se hace amigo por conveniencia del capellán, para acelerar su salida de allí, haciéndole creer que estaba muy interesado en la Biblia y quería ponerla en práctica en su día a día. A los dos años de estar en la cárcel mata a un nuevo prisionero que fue introducido a su celda y, en una visita del ministro del interior, hace un comentario y es elegido para recibir experimentalmente el tratamiento Ludovico.
Alex es llevado a un recinto donde dispone de todas las comodidades y donde le inyectan un medicamento que le provoca náuseas al ver escenas de sexo o violencia. Alex es llevado a una especie de cine donde se le obliga a observar películas de ultraviolencia con música clásica; debido al medicamento inyectado, asocia la sensación de malestar con los vídeos de ultraviolencia y música clásica, por lo que la violencia y la música clásica (especialmente la novena sinfonía de Ludwig van Beethoven) le producen un malestar tan grande que está obligado a realizar el bien. Finalmente Alex es liberado de la cárcel por haber sido "curado" de su inclinación a la violencia.
Al llegar a su hogar se da cuenta de que sus padres lo han reemplazado por un inquilino al que parecen querer más que a su propio hijo, por lo que decide irse. Deambulando por las calles, se dirige a la biblioteca pública para consultar unos libros. En la sala de lectura hay un anciano al que Álex no reconoce, pero para su sorpresa él sí es reconocido por el anciano, al cual Alex y sus antiguos drugos habían golpeado al principio de la historia. Todos los ancianos que están con él golpean a Alex hasta que aparecen dos policías. En el momento en que Alex intenta dar las gracias a los agentes, se da cuenta de que son Dim y Billyboy, el antiguo líder de la banda rival. Estos lo llevan a un bosque donde nuevamente es fuertemente golpeado y abandonado. Mientras Alex busca un lugar donde le presten socorro, encuentra una casa donde hay un cartel que dice “HOME” y al entrar se da cuenta de que es el hogar del escritor al que había golpeado dos años atrás.
Alex es muy bien recibido por el escritor, quien en principio no le reconoce, hasta que este empieza a hablar en nadsat y menciona a Dim. Pero como el escritor no quiere que vuelvan a elegir al gobierno actual, planea junto con otros tres sujetos usar a Alex como símbolo de su campaña.
Los otros tres sujetos ligados a la campaña de desprestigio al gobierno llevan a Alex hasta el apartamento donde publicaban los materiales de campaña y lo dejan encerrado allí. Entonces utilizan la música de Otto Skadelig para que Alex se suicide tirándose desde el balcón del apartamento y culpar al gobierno por los métodos de re-educación a los que fue sometido Alex en la cárcel para que no sea reelegido. La presión puesta de la sociedad al gobierno obliga a este a “sanar” a Alex. Recibe una visita en el hospital del ministro del interior, el cual tras una amistosa charla, le convence de que dé buena imagen del gobierno al pueblo. Alex accede ya que, en un último momento de lucidez, parece haberse librado de todo rastro del tratamiento Ludovico. "Sin lugar a dudas, me había curado."
En el capítulo 21 (que no aparece en todas las ediciones), Alex se encuentra casi igual que al principio de la historia, con tres drugos nuevos en el bar lácteo Korova. Al salir, sus amigos golpean a un hombre y le roban su dinero, pero Alex explica que ya no se sentía atraído por la ultraviolencia. Va con sus drugos al sitio en el que compró alcohol al principio de la novela, allí les dice que sigan solos. Camina solo y al entrar a una cafetería se encuentra con su viejo amigo Pete, quien se había casado. Al verlo tan feliz con su esposa, Alex descubre que el vacío que sentía era que necesitaba una esposa con la cual formar una familia y que la ultraviolencia ya no lo atraía porque estaba madurando (recuerden que en el libro Alex tiene 15 años). Se despide del lector y finalmente, le pide que lo recuerde como el chico que es al principio de la historia. En este capítulo se ve algo que no se ve en la película, así como en la edición estadounidense del libro, por ejemplo: la noción de metamorfosis positiva que Kubrick sustituyó por la pertinente e inamovible naturaleza vil del ser humano, obligando en cierta medida a sacar una conclusión final negativa (al contrario que en la novela original), reflejando de manera casi antropofóbica que el hombre y su sociedad son simplemente basura. Sin embargo, la edición que Kubrick había leído del libro era una de las que no contenían este último capítulo, y rodó la película sin saber de su existencia, cosa que disgustó bastante a Anthony Burgess, el autor de la novela, quien esperaba un final incluyendo el "capítulo 21".
