Повествование ведётся от первого лица.
Летом рассказчик часто ездил на охоту в село Глинное, лежащее в двадцати верстах от его деревни. Недалеко от Глинного находилась и усадьба, состоящая из необитаемого господского дома, небольшого флигеля и сада. В флигельке жил дряхлый старик Лукьяныч. От него рассказчик узнал, что усадьба принадлежит внучке старого барина Лукьяныча, вдове. Она вместе с младщей сестрой живёт в городе за границей, и домой не показываются.
Однажды поздно вечером, возвращаясь с охоты, рассказчик заметил, что окна дома в усадьбе освещены, и услышал женский голос. И песня, и голос были знакомы ему: он уже слышал это исполнение два года назад в Италии, в Сорренто.
Рассказчик возвращался домой вдоль ограды, над которой был надстроен небольшой павильон. Из него доносился женский голос, исполнявший незнакомую ему песню. «В звуках его было что-то до того призывное, он до того казался сам проникнут страстным и радостным ожиданьем, выраженным словами песни», что рассказчик остановился, поднял голову и увидел стройную женщину в белом платье. Она протянула ко нему руки и спросила по-итальянски: «Это ты?» Мужчина растерялся, но незнакомка вдруг отошла от окна. Он почувствовал, что никогда не забудет её голоса, больших тёмных глаз, гибкого стана и полураспущенных чёрных волос. Пока он, ошеломлённый, стоял у павильона, туда вошёл мужчина.
И сейчас, в одном из самых глухих уголков России, рассказчик, словно во сне, услыхал тот же самый голос. Вот песня закончилась, окно растворилось, и показалась женщина, которую он сразу узнал. Это была его соррентская незнакомка.
Однажды, охотясь в окрестностях Глинного, рассказчик увидел всадника на вороной лошади. Ему показалось, что это был мужчина, вошедший в павильон в Сорренто. В деревне от двух мужиков рассказчик узнал, что усадьба принадлежит вдове-майорше Анне Федоровне Шлыковой. Её сестру звали Пелагеей Федоровной, обе они были в летах и богаты. Чтобы скоротать время перед посещением усадьбы, рассказчик решил поохотиться в лесу. Вдруг на дороге, проходящей через лес, он увидел «свою» красавицу и мужчину, которые ехали верхом. Она была очень хороша, а её спутником был красивый мужчина с нерусским лицом.
Лукьяныч сообщил рассказчику, что барыня и её сестра уехали в Москву. Через месяц он и сам уехал из деревни. Следующие четыре года рассказчику ни разу не пришлось побывать в Глинном. Мужчина переехал в Петербург. Однажды на маскараде в Дворянском собрании он увидел женщину в черном домино и узнал в ней свою незнакомку. Он откровенно рассказал ей о встрече в Сорренто и в России, о своих тщетных попытках её отыскать. Выслушав рассказчика, незнакомка сказала, что она русская, хотя мало бывала в России. У Анны Фёдоровны она жила под именем её сестры, чтобы видеться со своим любимым втайне — он был несвободен. Когда эти препятствия исчезли, возлюбленный её бросил.
Проследив за её пристальным взглядом, рассказчик увидел этого мужчину на маскараде. Он вёл под руку другую женщину. Поравнявшись с ними, мужчина внезапно поднял голову, узнал её глаза, прищурился и дерзко усмехнулся. Незнакомка посмотрела вслед уходящей паре и бросилась к дверям. Рассказчик не стал её преследовать и вернулся домой. С тех пор он больше не встречал эту женщину. Зная имя её возлюбленного, рассказчик бы мог узнать, кто она была такая, но не желал этого: «Эта женщина появилась мне как сновидение — и как сновидение прошла она мимо и исчезла навсегда».