Joseph K. découvre le jour son trentième anniversaire qu’il est en état d’arrestation. Un tribunal lui reproche d’avoir commis un crime dont on ne lui précise pas les détails. Willem et Franz, deux gardes habillés de noir, sont dans le salon de la pension où vit K. Les gardes ayant affirmé qu’ils ne sont que de simples fonctionnaires et qu’ils n’ont pas plus d’informations que lui sur le crime qui lui est reproché, K. rencontre leur supérieur. Celui-ci lui indique que cette arrestation ne doit pas l’empêcher de vivre sa vie ni de continuer à travailler.
Après avoir passé la journée dans la banque où il occupe un poste de cadre, K. rentre chez lui et discute de son dossier avec Mme Grubach, sa logeuse. Elle le réconforte mais l’agace tout autant lorsqu’elle suggère que cette arrestation est peut-être due à la relation charnelle qu’il entretient avec Mlle Bürstner, qui loge elle aussi dans la pension. Elle reproche en effet à Mlle Bürstner d’entretenir des relations avec plusieurs hommes en même temps. K. reste éveillé jusqu’à ce que son amante rentre à la maison et demande à lui parler dans sa chambre. Il commence par s’excuser pour le grabuge qui s’est déroulé dans l’appartement plus tôt dans la journée, dont elle n’avait pas eu connaissance, puis par l’embrasser passionnément. Mlle Bürstner réagit à peine à cette démonstration d’affection.
Le dimanche suivant, K. se rend à la première audience de son procès. Il arrive devant un immeuble résidentiel délabré et réalise qu’il ne sait pas précisément où il doit se rendre. Après avoir toqué à plusieurs appartements, il finit par trouver une salle d’audience au grenier. Là, un magistrat lui reproche son retard et s’adresse à lui par un nom qui n’est pas le sien. K. dénonce le manque de rigueur de la Cour et tente d’humilier le magistrat pour impressionner les gens présents dans l’auditoire : une partie de la salle applaudit, l’autre reste silencieuse. À l’occasion d’une suspension d’audience, l’accusé réalise que les spectateurs ne sont pas de simples citoyens mais des membres du tribunal. Furieux, croyant que la foule a fait semblant de se diviser en deux, il quitte le tribunal.
Il y retourne le dimanche suivant pour découvrir qu’aucune audience n’est prévue ce jour, et rencontre une blanchisseuse, mariée à un huissier du tribunal. Elle tente de le séduire et lui propose de l’aider à résoudre son affaire s’il l’emmène loin de ce Palais où le magistrat chargé de l’audience et un étudiant en droit lui font tous deux des avances. L’étudiant arrive et emmène la femme loin de K., qui rencontre son mari. Celui-ci lui fait visiter le tribunal, et K apprend que les autres accusés vivent à plein temps dans la salle d'attente, faibles et désorientés. K. lui-même s’évanouit à leur vue et doit être emmené à l’extérieur.
Plus tard, alors qu’il travaille à la banque, K. ouvre un cagibi et voit Franz et Willem en train d’être rossés par un homme vêtu de cuir noir. Les gardes lui disent que les plaintes qu’il a formulées à leur égard devant le tribunal leur ont valu d’être fouettés en guise de punition. K. répond qu’il ne pensait pas que cela aurait de telles conséquences et leur propose de soudoyer l’homme qui les bat, mais celui-ci refuse. Le lendemain, K. découvre la même scène en train de se reproduire.
Après avoir entendu parler du procès de K., son oncle lui rend visite depuis sa campagne et lui propose de recourir aux services d’un vieil ami avocat, M. Huld, qui est malade et alité. Chez lui, ils découvrent qu’un membre du tribunal, le chef de l’administration, est déjà présent sur place. Tandis que son oncle et l’avocat discutent de son dossier, K. est distrait par la présence de Leni, l’infirmière de Huld. Elle le séduit, puis les deux font l’amour. Leni donne une clé de l’appartement à K., mais son oncle lui reproche son comportement, qui aurait terni son image auprès de Huld et du fonctionnaire.
Affalé sur son bureau, K. continue à réfléchir à son procès et au fait qu’il a continué à rendre visite à Huld pour recueillir ses conseils. Il réalise qu’il est frustré par sa réticence à lui révéler les progrès accomplis durant les discussions préliminaires avec les fonctionnaires du tribunal. K. pense devoir congédier Huld et se défendre lui-même, ce qui impliquerait de transmettre au tribunal un résumé détaillé de sa vie entière. La rêverie de K. est interrompue lorsque l’un de ses clients entre dans son bureau et lui dit qu’il connaît un peintre qui pourrait l’aider.
K. quitte donc son bureau pour rendre visite à Titorelli, un artiste employé par le tribunal pour peindre des portraits des magistrats. Titorelli lui transmet des informations précieuses mais inquiétantes, indiquant notamment qu’aucun procès ne s’est jamais soldé par un acquittement. Les seules options qui s’offrent à K. sont soit de garder son cas ouvert indéfiniment, en jouant le jeu des juges, soit d’arrêter la procédure temporairement, au risque d’être arrêté de nouveau.
K. se rend chez Huld et fait la connaissance de Block, un marchand de maïs, client de Huld comme lui. Il informe K. qu’il défend son cas depuis cinq ans maintenant et que Huld est le cinquième avocat qu’il a embauché. Block raconte que son commerce prospérait jusqu’à ce qu’il soit contraint de consacrer sa vie à la défense de son affaire devant le tribunal. K. se précipite dans la chambre de Huld pour lui dire qu’il est renvoyé. L’avocat lui demande de prendre son temps pour réfléchir, et invite Leni et Block à les rejoindre dans la chambre. Il démontre alors son pouvoir de persuasion en humiliant Block en le traitant comme un chien.
À la banque, K. est chargé de faire visiter la ville à un important client italien. Le rendez-vous est donné dans une cathédrale, mais l’Italien n’arrive pas. Un prêtre le rejoint et s’adresse à K. par son nom. Il l’informe de ce qu’il est l’aumônier de la prison et lui dit qu’il est venu parler de son affaire, en sous-entendant qu’elle se présentait mal. L’ecclésiastique raconte à K. une parabole (Devant la loi, qui a fait l’objet d’une publication séparée en 1915) au sujet d’un homme qui passe sa vie à attendre d’être autorisé à franchir la porte de la Loi. Alors qu’il est sur le point de mourir, et qu’il s’étonne que personne ne soit venu essayer d’entrer, le garde qui protège la porte lui apprend que cette porte n’est faite que pour lui. K. pense que la parabole traite de la façon dont l’homme est dupé.
La veille du trente-et-unième anniversaire de K., deux fonctionnaires du tribunal se rendent chez lui, le prennent par le bras et l’emmènent dans une carrière au-delà des frontières de la ville. À la lueur de la lune, ils arrachent ses vêtements et posent sa tête sur une pierre plate. Le premier homme le tient par le cou tandis que le second plonge un long couteau de boucher dans le cœur de K. Celui-ci, en train de mourir, hurle “Comme un chien !”.
