小说的主人公亚瑟为了拯救伟大的祖国意大利而革命牛虻简介，但是幼稚的他不小心透露了机密，使得占有被捕了。青梅竹马的琼玛误会了他，以为他叛变而故意告密。经过一番痛苦，亚瑟竟然发现自己竟是自己崇拜已久的神甫蒙太尼里的私生子。不堪痛苦的他伪装自杀，到巴西去炼狱13年，思想逐渐成熟，经验也不断增加，成长为后来的牛虻。从巴西归来，他继续为祖国而斗争。他的行为使得琼玛隐约看到了当年亚瑟的影子，但是13年毕竟过去了，她不能确定。她一次一次地试探他，他却拒绝与其相认，他不能忘却曾经的误会。终于，在一次起义前，革命者们被包围了。牛虻突然见到了蒙太尼里，犹豫使他错过了逃跑的机会。狱中，父子相认了，但是立场不同使得他们谁都不肯妥协，于是相继死去。就义前，牛虻给琼玛写了一封新，在信中表明了自己的身份，原谅了13年前的误会。