À New York, dans un théâtre désaffecté et délabré, non loin du brouhaha de la 42e Rue, des acteurs vont donner une répétition filée d'Oncle Vania, devant quelques spectateurs, amis du metteur en scène. Ils portent leurs costumes de tous les jours. Une vieille femme tricote : c'est Phoebe, ou plutôt la nourrice, car la pièce a commencé et l'illusion théâtrale nous transporte dans la chaleur de l'été russe, au siècle dernier.
Vanya et sa nièce Sonia dirigent une propriété familiale où ils vivent un peu en reclus, ressassant leurs désillusions. De temps en temps, Astrov, médecin de campagne et défenseur de la forêt, leur rend visite. Actuellement, ils reçoivent leur parent Sérébriakov, à qui Vanya et Sonia ont sacrifié leur argent et leurs ambitions pour qu'il réussisse. Beau-frère de l'un et père de l'autre, c'est un être fat et égoïste, venu de la ville où il se dit professeur, avec sa nouvelle épouse, la belle Elena, dont la présence trouble tout le monde : Vanya et le docteur deviennent tous deux amoureux d'elle, sans retour; même Sonia, qui se trouve laide, aime le docteur secrètement et s'en confie à sa jeune belle-mère. Des tensions affleurent et une crise éclate : le docteur ne peut s'empêcher de dire son amour à Elena et l'embrasse, Vanya se révolte contre Sérébriakov, des coups de feu sont même tirés au cours d'une violente dispute. Les visiteurs quittent la maison après un semblant de réconciliation générale. Sonia, restée seule avec son oncle, prône la résignation, la patience et le pardon et la pièce s'achève là, tandis qu'un air de jazz typiquement new-yorkais, comme issu de la rue toute proche, accompagne le générique final.