Num romance de formação passado antes da Grande Guerra, o jovem Hans Castorp, de Hamburgo, sobe a Davos-Platz para uma visita de três semanas ao primo Joachim Ziemssen, que se trata no Sanatório Berghof. Órfão desde menino, criado primeiro pelo avô, o senador Hans Lorenz Castorp, e depois pelo tio-avô Tienappel, Hans acabou os exames de engenharia naval e tem pela frente uma carreira à qual não sabe responder "para quê?". Em Davos, tudo o que o primo lhe conta (os mortos descidos em trenós, a "dissecação psíquica" do assistente Dr. Krokowski, o tédio do prazo de meio ano) lhe provoca riso nervoso, e a primeira noite no quarto 34 já anuncia que ali o tempo corre de outro modo.
Nos primeiros dias, Hans conhece o mundo do sanatório: as refeições fartas e numerosas, o repouso deitado na sacada, o termômetro de sete minutos, o frasco de vidro azul que a maioria leva no bolso e os que morrem sem alarde. Conhece também o humanista italiano Lodovico Settembrini, de fala elegante e roupas gastas, que discursa sobre humanismo e lhe sugere partir no trem do dia seguinte, e vê entrar na sala de jantar, batendo a porta envidraçada, a russa Clawdia Chauchat. Um passeio solitário acaba numa hemorragia nasal e numa lembrança de infância: o colega Pribislav Hippe, de olhos quirguizes, lhe emprestara um lápis vermelho, e Hans percebe que Clawdia tem os mesmos olhos. Na terceira semana, um resfriado que o Dr. Behrens não aceita como resfriado leva-o ao consultório, onde o médico o declara "clandestinamente um dos nossos" e o manda para a cama. Hans escreve aos tios que fica mais um pouco, e não parte mais.
O inverno e a Noite de Walpurgis
Os meses seguintes transformam o visitante em paciente. Numa sala de radiologia, na penumbra, Hans vê o coração de Joachim e depois a própria mão. Hans se apaixona por Clawdia e passa a imitar-lhe os modos, enquanto Settembrini o previne de que a doença e o desespero são formas de licenciosidade. Em casa do Dr. Behrens, diante do retrato a óleo de Clawdia, ouve que o corpo é água e proteína e que viver é uma combustão. Hans lê sozinho na sacada livros de anatomia e fisiologia para saber o que é a vida. Quando morre o aristocrata austríaco, vai ver o corpo dele e passa a visitar os moribundos do sanatório. Na terça-feira de Carnaval, a Noite de Walpurgis, pede a Clawdia um lápis, conversa a sós com ela em francês e declara-lhe o amor de joelhos. Ela o chama de burguês e anuncia que parte no dia seguinte para o Daguestão.
Naphta e a morte de Joachim
Com Clawdia longe, Hans passa a primavera e o verão com botânica e astros, e conhece o jesuíta Leo Naphta, vizinho de Settembrini, que se mudou para a casa do alfaiate Lukacek. Os dois travam diante dele as grandes discussões do livro: ciência e fé, Estado e Igreja, razão e terror. Joachim, farto da doença, obtém alta e volta ao regimento, e o tio James Tienappel vem buscar Hans e desiste, desorientado. No segundo inverno, Hans compra esquis, é apanhado por uma tempestade de neve e adormece nela, sonhando. Joachim adoece de novo, volta a Davos com a mãe, descobre-se tuberculoso da laringe e morre numa noite de novembro.
Peeperkorn e o grande tédio
Clawdia reaparece na companhia do plantador holandês Pieter Peeperkorn, de presença imensa e frases nunca terminadas. Hans, fascinado e constrangido, é chamado de irmão por ele e sela uma aliança de vinho, embora tenha beijado Clawdia numa noite no vestíbulo. Numa excursão de coche à cascata do vale de Flüela, Peeperkorn faz um discurso mudo diante do estrondo da água e, na madrugada seguinte, se mata. Clawdia parte, e Hans sente o mundo fora dos eixos. Behrens o chama de blasé; o narrador dá nome ao que o domina, o grande tédio.
Hans passa as noites ouvindo discos no gramofone novo. Depois de uma sessão da taça no quarto de Hermine Kleefeld, passa a frequentar as sessões de ocultismo de Krokowski para tentar chamar Joachim. Com a Oração de Valentin tocando ao fundo, a figura do primo aparece, e Hans pede perdão, acende a luz, exige de Krokowski a chave e sai do quarto. Enquanto isso, o ódio entre Naphta e Settembrini cresce até o duelo: numa manhã na neve, Settembrini atira para o ar, Naphta o chama de covarde e atira na própria cabeça.
O trovão
O livro acelera. O velho cônsul Tienappel morre na planície, a guerra estoura, e Hans Castorp, que viera por três semanas, desce da montanha para o campo de batalha, onde o narrador, depois de acompanhá-lo, o perde de vista.