Durante exactamente ochenta y cuatro días, Santiago, viejo pescador cubano, se hace a la mar y vuelve con las manos vacías. Esto ya ha sucedido antes, pero no por eso es menos frustrante no tener qué vender en el mercado ni qué comer. Afortunadamente, Manolín, su joven amigo y devoto aprendiz, le consigue carnada, cerveza y comida que le fían en la taberna. Sin embargo, los padres de Manolín le dicen que tiene que pescar en otra embarcación más próspera, debido a la mala suerte del viejo. Pero Manolín no deja de visitar al viejo cada noche, cuidarlo y conversar con él sobre béisbol.
En el día ochenta y cinco, Santiago navega en su esquife mucho más lejos que de costumbre, pasando las aguas costeras poco profundas de la isla y aventurándose en la corriente del Golfo. El viejo prepara cada sedal, los tira al agua con el cebo que Manolín le consiguió y espera. Después del mediodía un pez que, según el experimentado Santiago, es muy grande, probablemente un marlín, pica el anzuelo. El anciano logra engancharlo con destreza pero no puede, ni debe, tirar de él abruptamente. Es un trabajo arduo sacar un pez muy grande. El pez, entonces, comienza a tirar del bote.
Santiago decide no atar el sedal por miedo a que la tensión lo corte, así que soporta la tensión con sus manos, brazos, hombros, espalda. Pasa la tarde, la noche. Pasa el día siguiente, la noche siguiente. Santiago se cansa, pero no desiste. El pez nada constantemente hacia el noreste y el viejo soporta el dolor constante del sedal; inclusive se corta las manos en dos ocasiones.
Herido y cansado, Santiago siente una profunda comunión con el marlín. Al tercer día, finalmente el pez se acerca lo suficiente al esquife y el viejo logra matarlo. Es el marlín más grande que Santiago jamás haya visto. Lo amarra al bote y zarpa hacia la casa, con el pez navegando junto al esquife. La sangre del pez va dejando un rastro que atrae rápidamente a los tiburones. Santiago logra matar primero a un tiburón marrajo, pero pierde el arpón. Luego fabrica una lanza rústica con un cuchillo y el remo, y con él embiste a otros dos tiburones, esta vez galanos, y un pez guitarra. Contra este último el cuchillo se parte, dejando al viejo indefenso. Sabe que no hay remedio. Apenas un rato después, dos galanos más terminan de comerse el marlín.
El viejo espera la caída del sol para, con las luces de la costa de La Habana, volver a casa. Tiene que frenar cinco veces para sentarse de camino a su cabaña debido al cansancio extremo que sufre.
A la mañana siguiente, una multitud de pescadores asombrados se reúne alrededor del esqueleto del enorme marlín, que todavía está amarrado al bote. Sin saber nada de la lucha del anciano, los turistas en un café cercano observan los restos y lo confunden con los de un tiburón.
Manolín, que estaba muy preocupado por la ausencia del viejo, llora angustiado por el alivio cuando encuentra a Santiago a salvo en su cama. El joven le trae un poco de café y los diarios con los resultados del béisbol, y lo mira dormir. Cuando el viejo se despierta, los dos acuerdan pescar juntos una vez más, digan lo que digan los padres del joven. Santiago vuelve a dormir y tiene un sueño que es recurrente para él: las playas de África y los leones que se acercan poco a poco a jugar en la costa.
