Germaine Malorthy, qu'on appelle Mouchette, a seize ans et le sang qui brûle. Elle est fille d'un brasseur d'Artois installé à Campagne, un homme de brique et d'orge, libéral de père en fils, qui lit le Réveil de l'Artois à coups de poing sur la table et tient les curés pour des empoisonneurs de conscience. Sa mère, née laide et riche, a le sentiment très vif de l'équilibre instable de toute vie féminine. Et Germaine, dans le petit jardin aux ifs taillés, sous la véranda qui sent le mastic grillé, s'est lassée d'attendre on ne sait quoi qui ne vient jamais. Un matin de juin, à la lisière du bois, entre ses deux chiens Roule-à-Mort et Rabat-Joie, elle a vu le marquis de Cadignan fumant sa pipe de bruyère dans son habit de velours et ses grosses bottes, comme un roi. Il a quarante-cinq ans, des yeux bleu pâle d'une limpidité sans profondeur, et il braconnait les filles comme le loup, muet sur la voie. Trois mois plus tard, Germaine est enceinte.
Le père Malorthy va trouver le marquis pour obtenir réparation, mais le bonhomme se retrouve berné par un adversaire plus retors que lui, renvoyé chez lui sans rien avoir conclu, sinon le mensonge d'avoir juré que sa fille avait tout avoué. De retour à la maison, il somme Germaine de parler. Elle refuse, elle brave, elle pleure des larmes d'enfant mais ses yeux sont ceux d'un animal blessé qui ne livrera rien. Quand son père prétend que le marquis a porté la main sur lui, le cœur de la petite révoltée bat plus fort, non de pitié pour le père, mais à l'image du héros dans sa magnifique colère. Le soir tombe. Germaine s'étend sur son lit d'enfant qui sent l'encaustique et la toile fraîche, et deux heures durant elle remue dans sa tête assez de projets pour conquérir le monde. Puis le ridicule petit jardin s'élargit à la dimension de la nuit. Elle ouvre sa porte à tâtons, descend l'escalier marche à marche, et reçoit en plein visage l'air du dehors, qui jamais ne lui parut si léger.
Elle court au château. Le marquis la trouve sur son seuil, toute droite et toute simple, à une heure du matin. Pour la première fois elle le tutoie. Il veut la renvoyer avant le jour, elle refuse. Il lui offre cinq cents louis, elle les refuse. Il parle d'une maison de garde-chasse, elle veut partir demain. Et quand il recule encore, elle lui jette au visage le nom de Gallet, le député-médecin du bourg, un amant tout trouvé, dit-elle, riche et savant. Mensonge sur mensonge, chaque mensonge un nouveau délice dont sa gorge est resserrée comme d'une caresse. Cadignan, jaloux, la saisit, la jette sur le canapé de cuir. Elle échappe, bondit, décroche du mur le fusil de chasse, un magnifique hammerless. Il avance encore, sans peur. La charge l'atteint sous le menton, fait voler la mâchoire en éclats. Mouchette ouvre la fenêtre et disparaît.
Quelque temps après, on retrouve Germaine chez le docteur Gallet, devenu en secret son amant. Elle s'est jetée au bras du goujat sans âme, elle se cramponne à cette épave. La cage de la petite ville s'est refermée sur elle, le meurtre passe pour un suicide, le monde a oublié le marquis. Mouchette annonce sa grossesse, réclame un avortement. Gallet refuse, invoque la loi, la science, sa situation. Elle cherche la porte, la trouve fermée à double tour, et cette serrure close lui rappelle quelque chose, une autre porte, une autre nuit. Elle vacille. Alors, dans un murmure, elle lui fait baiser la main qui a tué. Elle avoue tout, le fusil, le sang sur les souliers, la mare où elle les a lavés. Gallet, pétrifié de peur, ne songe qu'à se protéger : il déclare qu'elle est folle, qu'il ne croit pas un mot. Mouchette, désespérée de n'être pas crue, pousse un cri si terrible que la maison entière accourt. On l'enveloppe dans un drap, on l'endort à l'éther. Elle entre en maison de santé et en sort un mois plus tard, après avoir accouché d'un enfant mort.
Loin de Campagne, dans un presbytère misérable, un jeune vicaire nommé Donissan lutte avec d'autres démons. Lourd, gauche, réputé incapable par ses supérieurs, il se mortifie en secret avec une violence qui effraie son curé, l'abbé Menou-Segrais, lequel devine pourtant sous cette enveloppe épaisse une vocation de feu. Donissan brûle du désir de sauver les âmes, mais il se sent écrasé par son indignité, tenté par le désespoir, cette forme la plus subtile de l'orgueil. Il demande la permission de se rendre à pied chez un confrère éloigné. Sur la route de nuit, dans les monts d'Artois, il rencontre un maquignon jovial qui l'accompagne, le guide, et peu à peu se révèle être le diable en personne, un compagnon familier, ricanant, d'une amabilité ignoble. Le maquignon connaît ses pensées les plus secrètes, lui montre sa propre image comme dans un miroir de boue, lui offre le don de lire dans les consciences. Donissan comprend, résiste, lutte corps à corps avec l'apparition sur le chemin boueux, et s'effondre, retrouvé à l'aube par un charretier, le visage dans la terre.
Ce don terrible, il le porte désormais comme un stigmate. Quand il croise Mouchette sur la route, il voit en elle, d'un seul regard, tout le mal et toute la détresse, le meurtre et le désespoir. Il lui parle avec une violence de prophète, la somme de se repentir, tente de l'arracher à Satan comme on arrache un tison au feu. Mais Mouchette, qui a reconnu dans ce prêtre grossier la seule force capable de la comprendre, ne peut supporter qu'on la mette à nu. Elle se tranche la gorge sous ses yeux, avec un rasoir, dans un geste d'une rapidité foudroyante. Donissan, éperdu, emporte le corps dans ses bras, court à travers la nuit, le dépose sur l'autel de l'église, et supplie Dieu de la ressusciter. Un instant, il croit voir les paupières frémir. Mais rien ne se produit, ou si quelque chose a bougé dans ce corps, c'est peut-être une autre puissance que la grâce qui l'a fait tressaillir. Le curé Menou-Segrais le trouve là, à genoux devant le cadavre, brisé.
Des années passent. Donissan est devenu le curé de Lumbres, un village perdu où sa réputation de saint attire des foules de pénitents. Mais la sainteté qu'on lui prête le torture plus que le péché. Il confesse sans relâche, il voit les âmes à nu avec une lucidité qui le dévore, il porte sur ses épaules le poids de toutes les fautes avouées, et il doute encore, il doute toujours de lui-même, de son don, de la source de ce don. L'évêque le surveille, le clergé le soupçonne, un écrivain mondain nommé Saint-Marin vient l'observer comme une curiosité. Un soir, une mère lui apporte son enfant mort, et Donissan, dans un dernier élan de foi désespérée, prend l'enfant contre lui, le réchauffe, le supplie de revivre. L'enfant ouvre les yeux, respire, vit. Mais Donissan s'effondre, le cœur brisé. On le retrouve mort dans son confessionnal, la tête penchée, les mains jointes, comme un soldat tombé à son poste, le visage enfin apaisé dans la lumière du matin qui entre par la fenêtre de l'église de Lumbres.