Роман оповідає про один день шістнадцятого червня 1904 р з життя дублінського єврея тридцяти восьми років Леопольда Блума і двадцятидворічного Стівена Дедала.
Три частини величезної книги, що ділиться на вісімнадцять епізодів, повинні, на думку автора, співвідноситися з гомерівської «Одіссеєю» (Улісс - латинська транскрипція імені її головного героя). Але зв'язок ця з давньогрецьким епосом дуже відносна і, скоріше, від зворотного: у розлогому романі нічого важливого, по суті, не відбувається.
Місце дії - столиця Ірландії місто Дублін - вивірене автором буквально по карті і довідником. Час - за хронометром, іноді, втім, зупиняється.
Перша частина включає три епізоди. О восьмій ранку Бик Малліган, який орендує разом з Дедалом житло в башті Мартелла, будить свого приятеля, вкрай незадоволеного тим, що їх третій сусід, Хейнс, вночі, мріючи, стріляв зі сну з рушниці. Боягуз і образливому Дедалу це не дуже подобається. У нього недавно померла від раку печінки мати, з якою він при її житті був в непростих відносинах, і він ображений і на дотепника Маллігана за нешанобливі в її адресу вирази. Розмова їх крутиться навколо теми пошуків сином батька, постійно торкаючись прикладів Гамлета, Ісуса Христа і Телемака, сина Улісса. Ця ж тема виникає і на уроці історії, який Стівен дає через дві години в школі, де він підробляє, і в його розмові з директором школи, який просить молодої людини передати його знайомим в редакції газети свою багатомовність замітку про епідемію ящура. Після уроку Стівен подумки прогулюється берегом моря.
Цього ж ранку починаються «мандри» дрібного рекламного агента Леопольда Блума. Центральна і найбільша частина роману, що складається з дванадцяти епізодів, починається з його сніданку - свинячої нирки, яку перед цим він купує в м'ясній крамниці Длугач, Там же він бере проспект зразкової ферми в Палестині, будуючи з цього приводу різні прожекти. Вдома на нього чекають два листи. Перше - від дочки Міллі, або Меріон, якої якраз вчора виповнилося п'ятнадцять років і яка вже працює в Моллінгаре асистенткою фотографа. І другий лист, адресований його дружині Моллі, концертуючою співачці, від її імпресаріо Буяна (або Х'ю Е.) Бойлана, в якому він повідомляє, що заїде до неї о четвертій годині дня.
Після сніданку - відвідування вбиральні з журналом в руках. Об одинадцятій Блуму треба бути на похороні його шкільного товариша, і він залишає будинок за годину до цього, щоб зайнятися різними дрібними справами. Зокрема, він отримує на пошті лист від якоїсь Марти Кліффорд, відповіла на дане їм в чисто амурних цілях оголошення в газеті про пошуки секретарки. Марта Відповісти на його любовне послання і навіть пише, що мріє про зустріч. З приводу чого у Блума виникають всякі женолюбівие фантазії. Пора, однак, на кладовищі.
У похоронній кареті Блум їде разом з іншими співчуває, серед яких і батько Стівена, Саймон Дедал. Розмова йде про всяку всячину, в тому числі і про майбутнє гастрольному турне дружини Блума, і про його батька, покінчив свого часу самогубством. Після церемонії похорону Блум відправляється в редакції газет, для яких він в якості агента дає рекламу. Там він зустрічає ту ж компанію, що була на кладовищі, плюс професор Макхью, сухотний адвокат О'Моллі і редактор Майлс Кроуфорд. Блум йде, приходить. У його відсутність в редакції виявляється Стівен Дедал, який приніс замітку директора школи, і після балаканини запрошує всіх в питний заклад. Редактор затримався, в цей час повернувся Блум, і на нього падає все роздратування Кроуфорда.
Збентежений, Блум покидає редакцію і бродить по місту, починаючи поступово відчувати голод і все більше думаючи про їжу.То він перемовиться зі знайомою, то здивується божевільному і нарешті вирушає до шинку Деві Берна, де один із завсідників повідомляє власника трактиру про масонстві Блума.
В цей же час в другій годині дня Стівен Дедал відстоює в бібліотеці перед геніальними людьми Дубліна свою версію біографії й особистості Шекспіра, наприклад, те, що він і грав, і вважав себе тінню батька Гамлета. Незважаючи на оригінальність і бажання бути зрозумілим, він так і залишається ізгоєм серед присутніх: ні його віршів не друкують в збірнику молодих поетів, ні самого не запрошують на вечір, на відміну від його приятеля Мейлахі (або Бика) Маллігана, який теж тут. І без того ображений, Стівен отримує для своїх образ все нові приводи. У бібліотеку навідується і Блум, ледь не зустрівши зі Стівеном.
Середина дня, і городяни займаються своїми справами. Дружки Блума обговорюють принади його дружини, сам Леопольд Блум перебирає книжки мазохістського змісту, вибравши одну з них. Буян Бойлан відправляє по якомусь адресою з посильним вино і фрукти. Стівен зустрічає свою сестру, недавно розлучилася з батьком.
Блум знає з листа, що на чотири призначена зустріч його дружини Моллі з Буяном Бойланом. Він підозрює про їх любовний зв'язок, яка і насправді існує. Зустрівши Бойлана, Блум таємно слід за ним в ресторан «Ормонд» на набережній, до речі, обідає там зі своїм знайомим, слухає музику, потім дізнається, що Бойлан їде в колясці. Ревнощі, таємне бажання зради його дружини з іншим чоловіком, цієї «Пенелопи», що задовольняє всіх, до свого і їх задоволення, - все це переповнює душу Блума на тлі хвилюючою музики. Уявляючи те, що відбувається у нього вдома в його відсутність, він пише лист у відповідь Марті, відмовляючись від негайної зустрічі з нею і насолоджуючись самою грою, що зволікає насолоду. О п'ятій годині в шинку Барні Кирнан збираються ірландські патріоти, обговорюючи поточні справи - свої власні і своєї бідної, пригнобленої англійцями і євреями країни. У пошуках Мартіна Каннігема з приводу страховки похованого вранці Дігнама сюди заглядає і Блум. Випиваючи, патріоти дискутують, зачіпаючи єврея Блума, який не підтримує їх екстремізм щодо англійців, зокрема. Справа закінчується антисемітської витівкою на його адресу: коли Блум сідає в карету, в нього кидають порожній банкою.
Годині о восьми Блум виявляється на пляжі біля моря, де онанірует, спостерігаючи одну з трьох молодих подружок, Герті Макдауелл, яка, відчуваючи його інтерес, як би ненароком демонструє свою нижню білизну та інші таємні принади. Коли вона з подругами йде, Блум виявляє її кульгавість. Тоді ж виявляється, що його годинник зупинився о пів на п'яту. Чи не тоді, думає Блум, коли Бойлан «заклав» його дружині?
Зустрічатися з дружиною у Блума немає бажання. О десятій вечора він виявляється в притулку для породіль доктора Хорна, де одна з багатодітних матусь вже третю добу не може вирішитися черговим немовлям. Увійшовши туди, Блум виявляє компанію питущих і хохмящіх юнаків, серед яких знаходиться і Стівен Дедал. Леопольд п'є і розмовляє з ними. Тут варто зауважити, що роман «Улісс» непросте для читання і переказу, бо написаний у жанрі потоку свідомості. У цьому ж розділі автор ще й імітує різні літературні стилі, починаючи з найдавніших і закінчуючи йому найсучаснішими. Серед юнаків словоблуддя і Бик Малліган. Спокусливі розмови підігріваються приходом санітарки, що повідомляє, що дама нарешті народила. Весела компанія відправляється пити і гуляти далі в шинок, а Стівен зі своїм приятелем Лінчем відділяються від інших, щоб йти в публічний будинок Белли Коен. Чомусь Блум, відчуваючи симпатію до Стівена, вирішує слідувати за молодими людьми.
Опівночі він виявляється в самому серці дублінського нічного розпусти. П'яний Блум галюцинує, бачачи своїх батьків, знайомих жінок, зустрінутих за день випадкових людей.Він змушений захищатися від звинувачень цими примарами в різних таємних мерзоти. Підсвідомість його, жадоба влади і почестей, страхи, сексуальний мазохізм пруть назовні «в особах і картинках». Нарешті він виявляється з повією Зоєю в борделі, де зустрічає Стівена з його приятелем. П'яний нарко-еротичне марення продовжується, реальність не відокремити від свідомості. Блум, звернений в жінку, звинувачується у всяких збоченнях, в тому числі в задоволенні від підглядання за перелюбством своєї дружини з Бойланом. Раптом в розпал оргії Стівен бачить привид своєї бідної матері, яка стала з могили. Він розбиває люстру тростиною і біжить з борделя на вулицю, де вступає в бійку з солдатами. Блум, вийшовши за ним, абияк залагоджує скандал, схиляється над тілом лежачого в пилу юнаки і впізнає в ньому свого померлого одинадцять років тому в дитинстві сина Руді.
Починається третя частина книги, що складається з трьох останніх епізодів. О першій годині ночі Блум і Стівен добираються до нічного чайної «Притулок візника», де і влаштовуються в кутку. Блум всіляко підтримує розмову, періодично заходить в глухий кут, показує Стівену фотографію своєї дружини і запрошує в гості, щоб познайомити з нею. Обговоривши по дорозі безліч найважливіших для нетверезих людей питань, вони добираються о другій ночі до блумовского будинку і, насилу відкривши його, сидять на кухні, п'ють какао і знову розмовляють на всілякі теми, потім йдуть в сад, спільно мочаться, після чого благополучно розходяться в різні боки.
Лежачи потім разом з дружиною в ліжку, Блум, серед іншого, розмірковує про невірність своєї дружини з цілою низкою передбачуваних їм коханців, трохи розмовляє з нею і нарешті засинає.
Закінчується роман сорокастраничной без розділових знаків виявленнями місіс Моллі Блум про її залицяльника, про чоловіка, про інтимні переваги, по ходу справи вона виявляє, що у неї починається менструація, яка, втім, не заважає всяким спокусливим її думкам, в результаті чого величезний роман закінчується словами: «так що він відчув мої груди їх аромат та й серце у нього калатало шалено і так я сказала так я хочу так».