Zeno Cosini, jeune homme rêveur et velléitaire, vit seul avec son père. A la mort de celui-ci, il comprend qu'à bientôt trente ans, il va falloir qu'il fasse quelque chose de sa vie. L'héritage laissé par son père stipule en effet qu'il ne touchera sa part qu'à condition de trouver un travail.
Malgré son peu d'inclination pour les affaires, Zeno postule chez Giovanni Malfenti, un vieil ami de son père, riche et charismatique marchand d'art. Celui-ci le prend en sympathie et l'engage. Une relation privilégiée s'établit entre le fils orphelin et le père qui n'a jamais eu de fils.
Giovanni présente bientôt Zeno à sa famille : sa femme et surtout ses quatre filles, Ada, Augusta, Alberta et Anna, aux tempéraments aussi différents que passionnés. Zeno tombe vite amoureux de l'aînée, la mystérieuse Ada.
Il l'aide a répéter son rôle dans "Les trois sœurs", et partage avec elle de longues promenades dans la nuit romaine. Mais à mesure que la première approche, la comédienne se révèle de plus en plus fuyante et insaisissable, au grand désespoir de Zeno.
Il croit trouver le réconfort chez sa sœur cadette, la fantasque Alberta. Mais là encore, tout ne va pas se passer comme il l'attendait. Rejeté aussi par Alberta, Zeno est pris dans les rets des sœurs Malfenti et de leur rivalité sous-jacente.
Il ne lui reste qu'à accepter l'amour d'Augusta. "Qui sait si je l'aime", se demande Zeno. "Le doute m'habitera peut-être pendant toute ma vie. Mais aujourd'hui je pense que l'amour, accompagné par autant de doute, est le véritable amour".