Герой-оповідач Бромден - син білої жінки і індіанського вождя - прикидається немічним, глухонімим і недоумкуватим. Він давно вже знаходиться в психіатричній лікарні, рятуючись в ee стінах від жорстокості та байдужості «нормальною Америки». Втім, роки, проведені Бромденом в психлікарні, дають про себе знати. Старша медсестра міс гнусу, керівна і пацієнтами, і безпорадною доктором Спайві, регулює, на його думку, плин часу, змушуючи годинник то стрімко летіти, то тягнутися нескінченно. За її розпорядженням включають «туманну машину», а таблетки, що дають хворим, містять в собі електронні схеми і допомагають контролювати ззовні свідомість і «гострих», і «хроніків». На переконання Бромдена, це відділення - фабрика в якомусь зловісно-загадкове Комбінаті: «тут виправляють помилки, допущені по сусідству, в церквах і школах. Коли готовий виріб повертають суспільству, повністю залатані, не гірше нового, а то і краще, у старшої сестри серце радіє ».
У цю обитель скорботи в один прекрасний день є Рендл Патрік Макмерфі, встиг покочевать по Америці і відсидіти в багатьох її в'язницях. Останній термін він відбував в колонії, де виявив «психопатичні тенденції» і тепер ось переведений в психлікарню. Втім, переклад він сприйняв без засмучення. Завзятий картяр, він розраховує поправити свої фінансові справи за рахунок лопухів-психів, та й порядки в лікарні, за чутками, куди більш демократичні, ніж раніше.
Відділення і справді виставляє напоказ свої ліберальні принципи, і представник адміністрації по зв'язках з громадськістю раз у раз проводить екскурсії, на всі лади розхвалюючи нові віяння. Пацієнтів добре годують, закликають їх до співпраці з медперсоналом, і всі найважливіші проблеми вирішуються шляхом голосування на раді пацієнтів, очолює який хтось Хардінг, що отримав вищу освіту і відрізняється красномовством і повною відсутністю волі. «Ми всі кролики, - повідомляє він Макмерфі, - і знаходимося тут не тому, що ми кролики, але тому, що не можемо звикнути до свого кролячому положенню».
Макмерфі - хто завгодно, але не кролик. Маючи намір «прибрати цю лавочку до рук», він з перших же днів вступає в конфлікт з владної міс гнусу. Те, що він жартома обігрує пацієнтів в карти, для неї ще півбіди, але він ставить під загрозу розмірене діяльність «терапевтичної громади», висміює зборів, на яких під невсипущим наглядом старшої сестри пацієнти звично копаються в чужого особистого життя. Це систематичне приниження людей проводиться під демагогічним гаслом навчання їх існування в колективі, прагнення створити демократичну відділення, повністю кероване пацієнтами.
Макмерфі ніяк не вписується в тоталітарну ідилію психлікарні. Він підбурює своїх товаришів вирватися на свободу, розбити вікно і розірвати сітку важенним пультом і навіть б'ється об заклад, що здатний це зробити. Коли ж його спроба закінчується невдачею, то, розплачуючись, а вірніше, повертаючи боргові розписки, він вимовляє: «Принаймні я спробував».
Чергове зіткнення Макмерфі і міс гнусу відбувається з приводу телевізора. Він просить зрушити графік перегляду телепередач так, щоб можна було подивитися бейсбол. Питання ставлять на голосування, і його підтримує лише Чесвік, відомий своєю норовистість на словах, але нездатністю втілити свої наміри в вчинок. Втім, йому вдається незабаром добитися повторного голосування, і всі двадцять «гострих» голосують за те, щоб дивитися телевізор вдень.Макмерфі торжествує, але старша сестра повідомляє йому, що для того, щоб рішення було прийнято, потрібно більшість, а оскільки все в відділенні сорок чоловік, не вистачає ще одного голосу. По суті справи, це приховане знущання, так як решта двадцять хворих є хроніками, геть відрізаними від об'єктивної реальності. Але тут піднімає руку Бромден, йдучи наперекір своїм життєвим правилом «не розкриватися». Але і цього виявляється недостатньо, так як він підняв руку після того, як збори було оголошено закритим. Тоді Макмерфі самовільно вмикає телевізор і не відходить від нього, навіть коли міс гнусу відключає електрику. Він і його товариші дивляться на порожній екран і «хворіють» щосили.
На переконання лікарів, Макмерфі - «фактор безладу». Постає питання про переведення його у відділення буйних, пропонуються і більш радикальні заходи. Але міс гнусу проти цього. Їй необхідно зламати його у відділенні, довести всім іншим, що він не герой, що не бунтар, а хитрий егоцентрик, який дбає про власне благо.
Поки ж «згубний» вплив Макмерфі на пацієнтів очевидно. Під його впливом Бромден зазначає, що «туманна машина» раптом зламалася, він починає бачити світ з колишньою чіткістю. Але сам Макмерфі на час стримує свій бунтарський запал. Він дізнається сумну істину: якщо в колонію він потрапив на визначений судом строк, то в психіатричну лікарню його помістили до тих пір, поки лікарі будуть вважати його потребують лікування, і, отже, його доля цілком у них в руках.
Він перестає заступатися за інших пацієнтів, проявляє обережність у з'ясуванні відносин з начальством. Такі зміни тягнуть за собою трагічні наслідки. Який узяв приклад з Макмерфі Чесвік відчайдушно бореться за право курити сигарети коли завгодно і скільки завгодно, потрапляє в буйне відділення, а потім після повернення повідомляє Макмерфі, що цілком розуміє його позицію, і незабаром кінчає життя самогубством.
Ця загибель справляє на Макмерфі сильне враження, але ще більше дивує його той факт, що, виявляється, переважна більшість пацієнтів міс гнусу знаходиться тут з власної волі. Він з новою енергією відновлює війну зі старшою сестрою і в той же час вчить пацієнтів відчувати себе повноцінними членами суспільства. Він збиває баскетбольну команду, викликає на змагання санітарів, і, хоча матч програний, головна мета досягнута - гравці-пацієнти відчули себе людьми. Саме Макмерфі розкусив Бромдена, зрозумівши, що той лише прикидається глухонімим. Він вселяє в Бромдена впевненість в собі і своїх силах, і під його керівництвом той намагається підняти важкий пульт, з кожним разом відриваючи його від підлоги все вище і вище.
Незабаром Макмерфі спадає на думку начебто божевільна ідея: відправитися всім відділенням в море на катері вудити лосося, і, незважаючи на вмовляння міс гнусу, збирається команда. І хоча капітан катера відмовляється вийти в море через відсутність необхідних паперів, «психи» роблять це самовільно і отримують величезне задоволення.
Саме на цій морській прогулянці боязкий і полохливий Біллі Біббі знайомиться з Кенді, подружкою Макмерфі, яка дуже йому сподобалася. Розуміючи, що бідоласі Біллі вкрай важливо нарешті утвердитись як чоловікові, Макмерфі домовляється про те, що Кенді з'явиться до них в наступну суботу і проведе у них нічку.
Але до суботи відбувається ще один серйозний конфлікт. Макмерфі і Бромден вступають врукопашну з санітарами, і в результаті потрапляють у відділення для буйних і піддаються лікуванню електрошоком.
Витримавши курс психотерапії, Макмерфі повертається у відділення якраз до суботи, щоб прийняти Кенді, яка є зі своєю подружкою Сенді і запасом спиртного.
Веселощі набуває досить буйний характер, і Макмерфі з друзями влаштовують розгром у володіннях старшої сестри.Розуміючи, що ініціатору свята, що називається, не зносити голови, пацієнти вмовляють його тікати, і він в общем-то погоджується, але алкоголь бере своє - він прокидається занадто пізно, коли вже є санітари.
Міс гнусу, ледве стримуючи лють, оглядає своє сильно постраждала за ніч відділення. Кудись зник Біллі Біббі. Вона відправляється на пошуки і знаходить його в суспільстві Кенді. Міс гнусу загрожує все розповісти матері Біллі, нагадуючи, як важко та переживає дивацтва сина. Біллі приходить в жах, кричить, що він не винен, що його змусили Макмерфі та інші, що вони дражнили його, обзивали ...
Задоволена своєю перемогою, міс гнусу обіцяє Біллі все пояснити його матері. Вона відводить Біллі в кабінет до лікаря Спайві і просить його поговорити з пацієнтом. Але доктор приходить занадто пізно. Розриваючись між страхом перед матір'ю і презирством до себе за зраду, Біллі перерізає собі горло. Тоді міс гнусу обрушується на Макмерфі, закидаючи йому, що він грає людськими життями, звинувачуючи його в загибелі і Чесвіка, і Біллі. Макмерфі виходить із заціпеніння, в якому знаходився, і накидається на свого заклятого ворога. Він розриває на старшій медсестрі сукню, чому на загальний огляд вивалюються її великі груди, і хапає її за горло.
Санітарам сяк-так вдається відтягнути його від міс гнусу, але чаклунські чари розвіюються, і всім стає ясно, що ніколи вже вона не буде користуватися тією владою, який мала у своєму розпорядженні.
Поступово хворі або виписуються додому, або переводяться в інші відділення. З «старих» - гострих хворих - залишаються лише кілька людей, в тому числі і Бромден. Саме він стає свідком повернення Макмерфі. Старша медсестра зазнала поразки, але зробила все, щоб її суперник не зміг порадіти своїй перемозі. Після лоботомії веселун, забіяка, життєлюб перетворюється на овоч. Бромден не може допустити, щоб ця людина існував у вигляді нагадування про те, що трапляється з тими, хто йде всупереч волі. Він душить його подушкою, а потім розбиває вікно і розриває сітку тим самим пультом, який учив піднімати його Макмерфі. Тепер уже ніщо не зможе перегородити йому шлях до свободи.