1841 in New Bedford, Neuengland: Obwohl sie vom wahnsinnig wirkenden Elias davor gewarnt werden, heuern der Matrose Ismael und der Harpunier Queequeg in der Hafenstadt auf dem Walfangschiff „Pequod“ an. Dass sich Ahab, der Kapitän dieses Schiffs, an Bord befindet, vermittelt sich ihnen in den ersten Tagen auf See nur durch die Geräusche, die sein künstliches Bein nachts auf Deck verursacht. Schließlich bekommen sie ihn zu Gesicht. Ahab trägt eine Beinprothese, die aus dem Kieferknochen eines Pottwals angefertigt worden ist. Dieser ungewöhnliche Werkstoff ist damit zu erklären, dass der Kapitän einen weißen Wal namens Moby Dick für den Verlust seines Beins verantwortlich macht.

Im Laufe der Walfangexpedition wird immer deutlicher, dass Ahab deren hauptsächlichen Zweck darin sieht, Moby Dick zu erlegen. Aber damit nicht genug: Ahab verfolgt dieses Ziel mit einer derartigen Wut und Besessenheit, dass der wirtschaftliche Nutzen der Expedition und sogar menschliche Schicksale zunehmend zweitrangig werden. So lässt er unter anderem die Bergung gefangener Wale stoppen, weil Moby Dick in der Nähe sein soll. Aus demselben Grund weigert er sich später auch noch, die Pequod nach Schiffbrüchigen eines anderen Walfängers suchen zu lassen: ein Akt unterlassener Hilfeleistung, der in Seefahrerkreisen unweigerlich zur Ächtung führt. Was Ahab aber nicht kümmert. „Ich würde sogar die Sonne angreifen, wenn sie mir etwas zuleide täte!“ hat er nämlich bereits für sich festgestellt.

Widerstand gegen das wahnhafte Treiben Ahabs regt sich nur beim besonnenen Steuermann Starbuck, der allerdings bald erkennen muss, dass er nicht mit Unterstützung rechnen kann. Nachdem das Schiff in ein schweres Unwetter geraten ist, muss er stattdessen zusehen, wie der Kapitän eine Elmsfeuererscheinung zum vielversprechenden Zeichen für die Jagd nach dem weißen Wal erklärt, die Mannschaft frisch geschmiedete Harpunen mit eigens dafür gespendetem Blut härtet und Ahab mit diesem Blutschwur alle anderen Besatzungsmitglieder bedingungslos auf seiner Seite hat.

Kurze Zeit später kommt es zum Schlagabtausch. Moby Dick taucht auf und wird mit Walfangbooten verfolgt, doch der Wal zerstört ein Boot nach dem anderen. Ahab gelingt es, den Wal zu entern, er verfängt sich auf ihm allerdings in Tauen und wird von dem Wal unter Wasser gezogen. Nach dem erneuten Auftauchen hängt Ahab tot an der Flanke Moby Dicks und vollführt eine Armbewegung, mit der er den noch lebenden Besatzungsmitgliedern scheinbar zuwinkt. Der Wal schwimmt auf die Pequod zu, rammt sie, und ein umstürzender Mast erschlägt den Schiffsjungen Pipp. Der Wal umrundet das Schiff und reißt es in einem gigantischen Strudel in die Tiefe. Der einzige Überlebende ist Ismael, der sich auf dem Sarg, den Queequeg in Vorahnung seines eigenen Todes für sich hat zimmern lassen, retten kann.