一次盛大的赛马会,彼得堡所有上流社会的人们都聚集在这里。安娜和卡列宁也来了。渥伦斯基是参赛的骑手之一,他在中途不慎摔下马来,安娜不由得大声惊叫,举止失常,当众哭泣。在回家的路上,卡列宁指责安娜举动有失检点,安娜绝望地望着丈夫冷冷的面孔说:“我爱他,我是他的情妇,我忍受不了你,我害怕你,我憎恶你……”卡列宁却要求安娜“严格地遵守外表的体面”。他现在唯一关心的事就是,如何才能去掉由于她的堕落而溅在他身上的污泥。他想到了决斗,但怕自己被打死或打伤,于是放弃了这个念头,又想到了离婚或分居,但考虑到这样做的结果会使得安娜自由地去与渥伦斯基结合,他便怒火中烧。最后他确信只有一个解决的途径,那就是;继续和她在一起,把发生的事隐瞒住世人,用一切手段去断绝他们的私情,而更重要的一一虽然他自己没有承认这点一去惩罚她。他把这一决定写信告诉了安娜,安娜决心“不论怎样,我都要冲破他想用来把我擒住的那面虚伪的蜘蛛网”。
安娜跟渥伦斯基有了孩子。安娜告诉卡列宁她即将分娩,请求丈夫同意和她离婚,并把儿子阿辽沙给她抚养。卡列宁不同意。她生下一个女孩,自己却患产褥热几乎死去。她在病床上乞求卡列宁的饶恕,并促使卡列宁与渥伦斯基握手言和。卡列宁感受到上帝赐予自己的一种饶恕的幸福,渥伦斯基也为此深受感动。渥伦斯基感到了卡列宁的崇高和自己的卑劣,又感到自己已经永远失去了安娜,一切都完了,于是用手枪自杀。
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