Le roman se déroule à la fin des années 1620, principalement en France. Il commence par le récit du voyage d’un jeune homme nommé D’Artagnan (la plupart des personnages ne sont connus que par leurs noms de famille), parti de sa Gascogne natale vers Paris avec l’espoir de commencer une carrière militaire. Il est issu d’une famille noble, par opposition à la classe domestique ou bourgeoise/commerciale, mais n’est pas riche. Cependant, il porte une lettre d’introduction à M. de Tréville, capitaine des mousquetaires, qu’il croit pouvoir lui assurer une place dans la compagnie des mousquetaires du roi, une garde d’élite et une unité militaire. À cette époque, il y a une forte et parfois violente rivalité entre Tréville et ses mousquetaires, et entre le rusé cardinal Richelieu et ses propres gardes. Richelieu est un conseiller influent du roi Louis, mais il cherche toujours à bâtir son propre pouvoir et son influence.
Peu après son arrivée à Paris, D’Artagnan rencontre trois mousquetaires : Athos, Porthos et Aramis. Après une rencontre d’abord tumultueuse, D’Artagnan gagne le respect des mousquetaires, et les quatre hommes deviennent des amis proches. Grâce à une connexion par l’intermédiaire de la femme de son propriétaire, Constance Bonacieux, D’Artagnan prend connaissance d’un scandale potentiel impliquant la reine Anne (l’épouse du roi Louis) et le duc de Buckingham, un noble anglais. Le cardinal de Richelieu concocte un complot, utilisant son réseau d’espions et d’alliés, pour tenter d’embarrasser la reine en révélant son amour pour Buckingham. Avec l’aide des mousquetaires, D’Artagnan déjoue le complot et sauve la réputation de la reine.
Cependant, D’Artagnan est maintenant dangereusement entraîné dans un réseau de complots et d’espionnage, et tombe sous le charme de Milady de Winter, l’un des agents du cardinal. Quand il apprend que Milady est déjà amoureuse de l’un des alliés du cardinal, le comte de Wardes, D’Artagnan, la trompe et la trahit. En conséquence, elle devient son ennemie jurée.
Apprenant ce complot, D’Artagnan et les mousquetaires agissent rapidement, et sont en mesure d’informer le frère de Milady, le Seigneur de Winter, qui l’emprisonne une fois qu’elle arrive en Angleterre pour accomplir sa mission. Cependant, Milady séduit son geôlier, Felton, et l’envoie assassiner Buckingham en son nom pendant qu’elle retourne en Angleterre. L’assassinat est effectué avant que les alliés des mousquetaires puissent l’arrêter, et à son retour en France, Milady empoisonne et tue Constance pour se venger de D’Artagnan. Une fois retrouvée, les mousquetaires tuent Milady en punition de ce crime, et pour tant d’autres de son passé.
Une fois les mousquetaires réunis avec le cardinal, il reconnaît leur bravoure et leur vaillance, et décide que la rivalité doit cesser. Il offre même une promotion à l’un d’eux, mais comme les trois hommes plus âgés espèrent quitter bientôt le service militaire et prendre leur vie dans des directions différentes, ils déclinent l’offre. À la fin du roman, D’Artagnan devient lieutenant des mousquetaires.
