Os Irmãos Karamázov se passa em Skotoprigónievsk, uma cidade de província russa, e no mosteiro vizinho, por volta de 1866, entre um fim de agosto e um começo de novembro. O cronista escreve treze anos depois.
Os lugares do livro são poucos e se repetem. A casa de Fiódor Pávlovitch, velha e cheia de despensas, onde moram o velho e os criados; o eremitério do mosteiro, com a cela do stáriets e a hospedaria; a casa da senhora Khokhlakova e a de Catierina Ivánovna; o pavilhão de Grúchenka, na viúva Morózova; a isbá do capitão Snieguiriov. Mókroie, a vinte e poucas verstas, é o lugar da festa e da prisão de Mítia.
O tempo é curto. Na Segunda e na Terceira Parte, o romance cobre dias, às vezes horas: a reunião na cela dura uma manhã; o Livro VII cobre um dia e uma noite; o Livro VIII, a corrida de Mítia, dois dias e uma noite. O julgamento ocupa um dia inteiro. Entre o crime e o julgamento passam-se dois meses, e o Epílogo vem cinco dias depois.
A cidade tem um tribunal moderno, de jurados, e a Rússia por trás: o tempo das reformas, do fim da servidão, dos liberais e dos socialistas. Mas o romance só entra nesse fundo pelo que os personagens dizem.