Giống nhiều tác phẩm văn học thời bấy giờ, nội dung tiểu thuyết Nỗi Lòng được tác giả chia làm ba phần chính, là “Tiên sinh và tôi”, “Cha mẹ và tôi”, cùng “Bức di thư của Tiên sinh”. Trong đó, hai phần đầu tiên được kể theo ngôi thứ nhất về cuộc sống khi còn trẻ của nhân vật “tôi” cùng mối quan hệ của anh với “Tiên sinh”, trước khi tiết lộ câu chuyện đời đầy khổ đau của nhân vật “Tiên sinh” được trần thuật lại trong bức di thư của ông.
Câu chuyện trong Nỗi Lòng xảy ra trong bối cảnh đầu thế kỷ 20 tại Nhật Bản, khi xã hội nước này vẫn còn đang trải qua nhiều biến động gây ra bởi cải cách canh tân của Thiên Hoàng Minh Trị. Nhân vật “tôi”, một chàng sinh viên trẻ, trong quá trình lên thủ đô Tokyo học đại học đã gặp và bắt đầu quen biết với “Tiên sinh” – một người đàn ông trung niên sống khép kín và xa cách với xã hội, hầu như chỉ nói chuyện với vợ của mình.
Vì lý do nào đó, nhân vật “tôi” cảm thấy bị thu hút bởi “Tiên sinh”, do vậy đã thường xuyên tới thăm người đàn ông trung niên tại căn nhà nhỏ nơi ông sống cùng vợ. Ngược lại, mặc dù “Tiên sinh” đã chia sẻ với nhân vật “tôi” nhiều bài học cuộc sống đầy sâu sắc, thế nhưng người đàn ông trung niên vẫn duy trì thái độ xa cách nhất định và không muốn tiết lộ về quá khứ bản thân. Đồng thời, hàng tuần “Tiên sinh” đều đến thăm mộ một người bạn. Những điều này là làm khơi dậy sự tò mò trong lòng nhân vật “tôi”, và “Tiên sinh” hứa sẽ kể lại toàn bộ câu chuyện đời mình cho nhân vật “tôi” vào một thời điểm thích hợp.
Sau khi tốt nghiệp đại học, nhân vật “tôi” trở về quê hương để chăm sóc cho người cha già bệnh tật. Trong thời gian này, nhân vật “tôi” bắt đầu nhận ra sự xung đột sâu sắc về tư tưởng giữa bản thân và cha mẹ – sự xung đột giữa một nhà trí thức trẻ đã quen với cuộc sống “Tây hoá” nơi thành thị, và những con người nơi thôn quê vẫn giữ lấy tư tưởng truyền thống trước canh tân. Nhân vật “tôi” cảm thấy u uất và cô đơn, khao khát thành phố. Đồng thời, tin tức về việc Thiên Hoàng Minh Trị lâm bệnh và qua đời cũng dường như khiến cho bệnh tình của người cha nhân vật “tôi” ngày càng trở nặng.
Giữa lúc này, nhân vật “tôi” bỗng nhận được một phong thư rất dày từ “Tiên sinh”, với những dòng cuối cùng đề cập đến việc khi nhân vật “tôi” đọc được bức thư này thì có lẽ “Tiên sinh” đã không còn trên đời nữa. Nhận ra hàm nghĩa trong những dòng thư đó, nhân vật “tôi” bèn tức tốc lên tàu trở về Tokyo, ngay khi người cha già đang trong cơn nguy kịch. Trên tàu, nhân vật “tôi” bắt đầu đọc bức thư – đồng thời cũng là di thư mà “Tiên sinh” để lại nhằm giãi bày nỗi lòng mình với người duy nhất mà ông tin tưởng, bên cạnh chính vợ của mình.
Trong bức di thư, “Tiên sinh” hé lộ rằng sau khi cha mẹ mình đồng thời qua đời vì mắc chứng thương hàn khi ông mới chỉ 19 tuổi, ông đã tin tưởng trao quyền quản lý khối tài sản thừa kế mà mình nhận được cho người chú ruột trong khi bản thân rời quê lên Tokyo học đại học. Mối quan hệ giữa “Tiên sinh” và gia đình người chú ruột ban đầu rất hoà hợp, nhưng mọi chuyện dần trở nên xấu đi sau khi “Tiên sinh” từ chối cưới con gái của chú ruột. Phát hiện ra người chú ruột đã lợi dụng sự tin tưởng của bản thân để chiếm đoạt đi phần lớn khối tài sản thừa kế, “Tiên sinh” trở nên chán đời, và mất đi niềm tin đối với con người.
Mang theo phần còn lại của khối tài sản thừa kế, “Tiên sinh” chuyển đến sống tại một khu nhà trọ, nơi chủ trọ là một góa phụ sống cùng con gái và người giúp việc. Trong quá trình sống tại đây, thông qua tiếp xúc với “Bà chủ” và “Tiểu thư” của khu nhà trọ, “Tiên sinh” đã dần thoát khỏi tâm trạng u uất và ngờ vực con người của bản thân. Đồng thời, ông cũng dần đem lòng yêu “Tiểu thư”, nhưng lại không dám mở lời cầu hôn vì vẫn băn khoăn về việc liệu có phải bản thân đang bị “Bà chủ” ngầm chi phối hay không – điều mà người chú ruột của ông đã từng làm. Trong lúc nội tâm vẫn luôn giằng xé giữa tình yêu chân thành và mối ngờ vực vô căn cứ, “Tiên sinh” ngày càng trở nên gần gũi hơn với “Tiểu thư”.
Bước ngoặt trong cuộc đời của “Tiên sinh” xảy ra khi ông thuyết phục “Bà chủ” để K, một người bạn đại học của mình, cũng chuyển đến sống tại khu nhà trọ. Theo “Tiên sinh”, hai người đã quen biết nhau từ khi còn nhỏ, và K là một chàng trai với tính cách ngay thẳng theo cách tương đối lập dị. Bản thân “Tiên sinh” cũng khá yêu thích thái độ kiên quyết theo đuổi “con đường chân chính” của K, dù cho nó khá mơ hồ, nhưng đồng thời cảm thấy mình thường xuyên phải gánh chịu hậu quả xấu đến từ tính cách đó của K,
Tiêu biểu nhất cho điều này, là việc K đã lừa dối gia đình về kế hoạch học tập của bản thân, bởi vậy khi sự thật bị phơi bày thì K đã nhận sự khiển trách nghiêm khắc và mất đi hỗ trợ tài chính từ gia đình. Buộc phải tự trang trải học phí, K làm việc chăm chỉ hơn bao giờ hết và dường như thích thú với sự khổ hạnh này, khiến cho “Tiên sinh” cảm thấy lo lắng cho tình trạng thần kinh của người bạn của mình. Bởi vậy, “Tiên sinh” mới muốn đưa K tới sống tại khu nhà trọ của “Bà chủ”, với hi vọng rằng môi trường sống mới sẽ giúp K hồi phục – giống như cách mà nó đã giúp “Tiên sinh” dần lấy lại niềm tin với con người. Để giúp cải thiện tình trạng tâm lý của người bạn thân, “Tiên sinh” cũng khuyến khích K nói chuyện với “Bà chủ” và “Tiểu thư”. Kế hoạch này đã thành công khi K dần trở nên cởi mở hơn, nhưng đồng thời “Tiên sinh” cũng bắt đầu bị dằn vặt bởi sự ghen tỵ khi chứng kiến K và “Tiểu thư” dần trở nên thân thiết hơn.
Trong kỳ nghỉ hè, “Tiên sinh” và K rời Tokyo để cùng nhau đi du lịch tỉnh Boshu. Trong suốt chuyến đi này, giữa hai người luôn duy trì một khoảng cách vô hình. Khi đến thăm một ngôi chùa nổi tiếng, giữa “Tiên sinh” và K nổ ra tranh cãi – K lên tiếng bảo vệ lối sống có nguyên tắc và khổ hạnh của bản thân, còn “Tiên sinh” cho rằng cách mà K đang sống không phải của một con người. Trở lại Tokyo, “Tiên sinh” ngày càng cảm thấy ghen tỵ trước sự thân thiết mà “Tiểu thư” dành cho K, nhưng vẫn duy trì tình bạn của hai người. Bởi K vẫn luôn duy trì thái độ nghiêm túc và thiếu quan tâm, nên dù “Tiểu thư” có thực sự yêu K thì đó cũng chỉ là tình cảm đơn phương mà thôi.
Chính niềm tin đó đã khiến cho “Tiên sinh” hoàn toàn bị sốc khi được K tâm sự rằng anh ta cũng yêu “Tiểu thư” say đắm, nhưng không dám mở lời – mà theo trực giác của “Tiên sinh” là do trong nội tâm K vẫn đang giằng xé giữa tình yêu và tư tưởng Phật giáo nghiêm khắc bản thân vẫn luôn theo đuổi. Lo sợ sẽ mất đi “Tiểu thư” vào tay người bạn thân, “Tiên sinh” đã tàn nhẫn buông lời chế nhạo K bằng chính những lập luận mà anh ta đã sử dụng trong cuộc tranh cãi trước đó, cáo buộc K là một kẻ thiếu chủ kiến và đạo đức giả. Những lời cáo buộc này đã tạo thành tác động rất lớn đến K, khiến anh ta không thể phản bác mà chỉ lẩm bẩm với bản thân, rằng mình vẫn có thể đưa ra quyết tâm để làm một điều gì đó.
Không lâu sau cuộc nói chuyện, do nghĩ rằng K vẫn muốn theo đuổi tình yêu của bản thân, “Tiên sinh” đã quyết định xin “Bà chủ” cho mình cưới “Tiểu thư”, và được cả hai người chấp thuận. Tuy nhiên, “Tiên sinh” lại không dám chia sẻ điều này với K, và bị dằn vặt bởi cảm giác tội lỗi vì đã phản bội người bạn thân của mình. Vài ngày sau, “Tiên sinh” mới phát hiện ra rằng mặc dù không thể hiện ra bên ngoài nhưng K đã nhận được tin về cuộc hôn nhân từ “Tiểu thư”, và quyết định mình cần phải xin lỗi K,
Đêm trước ngày “Tiên sinh” dự định nói lời xin lỗi, K tự vẫn. Trong bức di thư, K chỉ giải thích đơn giản rằng anh ta đã không còn lý do để sống, do mất đi hy vọng đạt được những lý tưởng của bản thân.
Mặc dù không bị đổ lỗi, nhưng “Tiên sinh” vẫn cảm thấy rằng chính mình đã giết chết K, đồng thời mất đi toàn bộ niềm tin đối với bản thân. Ông cảm thấy mình không còn đáng được sống trên đời nữa. Đau khổ hơn, “Tiên sinh” không dám chia sẻ những suy nghĩ của bản thân với bất kỳ ai, kể cả “Tiểu thư”. Như một cách để chuộc lại lỗi lầm, “Tiên sinh” đã tận tâm chăm sóc cho “Tiểu thư” khi cô mắc bệnh hiểm nghèo, cũng như cho người vợ sau đó của mình. Và, điều duy nhất ngăn cản “Tiên sinh” tự vẫn chính là nghĩa vụ mà ông tự đặt ra cho bản thân đối với những người thân bên cạnh, cho đến tận khi ông làm quen với nhân vật “tôi”.
Sau khi nghe tin Thiên Hoàng Minh Trị qua đời và việc Tướng quân No-gi Ma-rê-su-kê tự vẫn để đi theo chủ công, “Tiên sinh” cuối cùng cũng tìm thấy dũng khí để tự kết liễu. Sau nhiều năm, ông dần nhận ra rằng có lẽ nguyên nhân khiến K tự vẫn thực sự không phải vì đau khổ trước hôn ước của “Tiểu thư” hay những xung đột trong tư tưởng của bản thân, mà chỉ đơn giản là nhằm giải thoát chính mình khỏi nỗi cô đơn cùng cực giữa cõi nhân sinh này – thứ cảm giác vẫn luôn tồn tại trong chính bản thân ông nhưng lại chẳng thể chia sẻ cùng ai.
Được nhiều nhà phân tích đánh giá là tác phẩm văn học nổi bật nhất của văn đàn Nhật Bản, Nỗi Lòng là một cuốn tiểu thuyết được sáng tác bởi “một trong ba trụ cột của văn học hiện đại Nhật Bản” Natsume Soseki khi ông đang ở trên đỉnh cao sự nghiệp. Cũng như nhiều tác phẩm thành danh khác của Natsume Soseki, câu chuyện của nhân vật trung tâm trong Nỗi Lòng đã diễn tả nỗi cô đơn của con người sống giữa thời đại mới đầy lạc lõng, chẳng thể tìm thấy chỗ đứng thích hợp khi đâu đâu cũng chỉ nhìn thấy một lũ người rỗng tuếch, có khối óc mà không có tâm hồn.