Действие романа происходит в психиатрической больнице в городе Сейлем (Орегон). Повествование идёт от лица рассказчика Вождя Бромдена, одного из пациентов. Одним из главных героев является свободолюбивый пациент Рэндл Патрик Макмёрфи, переведённый в психиатрическую больницу из тюрьмы. Предполагается, что он симулировал психическое расстройство только для того, чтобы избежать каторжных работ. Другие пациенты представлены в романе, возможно, не как душевнобольные, а как нормальные люди, отвергнутые больным обществом.
Макмёрфи противостоит старшая сестра — немолодая женщина, работающая в отделении больницы. Старшая сестра, личная жизнь которой не сложилась, усердно укрепляет свою власть над пациентами и персоналом отделения. Бунтарь и индивидуалист Макмёрфи принимается рушить устроенный ею порядок и оказывает значительное влияние на других пациентов, уча их наслаждаться жизнью и даже освобождая от хронических комплексов. Это доходит до нарушения всевозможных правил больницы, вплоть до ночной вечеринки в отделении с обильным употреблением алкоголя и участием проституток.
Будучи не в состоянии держать ситуацию под прежним контролем, старшая сестра выводит Макмёрфи из себя, и, пользуясь случаем, отправляет его на лоботомию. Жизнь Макмёрфи прерывается, но другие пациенты становятся смелее, увереннее в себе и освобождаются от власти старшей сестры.