Tytułowym „wujaszkiem Wanią” jest Iwan Wojnicki, syn Marii i zmarłego radcy tajnego (wówczas było to bardzo wysokie stanowisko w państwie) oraz brat nieboszczki Wiery Pietrowny, którą to pochowano dziesięć lat temu. Pozostawiła ona po sobie dorosłą już (w momencie, gdy rozpoczyna się akcja dramatu) córkę Sonię oraz swego męża, Aleksandra Sieriebriakowa. Wdowiec ten jednak nie cierpiał długo i szybko pojął o wiele od siebie młodszą kobietę za żonę, piękną Helenę, która darzyła go prawdziwym uczuciem – głównie ze względu na jego mądrość i całkowite oddanie się nauce. Teraz Sieriebriakow jest już starym, schorowanym człowiekiem będącym na profesorskiej emeryturze. Wcześniej uwielbiany przez całą rodzinę swej pierwszej żony, obecnie coraz bardziej pogardzany. Nadal wierne pozostają mu tylko: Sonia, Helena oraz Maria, jego teściowa. Wciąż bowiem sądzą, że to człowiek uczony, więc należy mu się szacunek, że z jego zdaniem należy się liczyć. Szydzi z niego Maryna, niania Sonii (Sonia mieszkała bowiem u swojego wujostwa, w majątku, który odziedziczyła po zmarłej matce, zaś jej ojciec z macochą przebywali dotychczas w mieście, jednak później postanowili osiąść na jakiś czas razem z resztą „rodziny” i żyć na ich koszt). Coraz bardziej nienawidzi go jednak Iwan, który twierdzi, że przejrzał na oczy, bo wcześniej był zaślepiony, gdy tak bardzo podziwiał swego szwagra, cieszył się, że ma krewnego uczonego, wysyłał mu przez długi czas pieniądze, aby ten mógł się oddać swej pracy naukowej. W końcu jednak przekonuje się, że to była jedna wielka bujda, że tak naprawdę Aleksander nie osiągnął nic, że nikt o nim już nie pamięta, wobec czego marny był z niego profesor. Co więcej – sprawa komplikuje się, gdyż wychodzi na jaw, że „wujaszek Wania” jest szaleńczo zakochany w Helenie, ta jednak nie podziela jego uczuć, nie może zdradzać męża. Do tego dochodzi nieszczęśliwa, również nieodwzajemniona miłość Sonii do doktora Michała Astrowa, który często odwiedza ich dom – bo, jak się okazuje na koniec: również robi to dla Heleny. Już wydaje się, jakoby Helena miała wdać się romans z lekarzem, gdyż ten nie jest jej bynajmniej obojętny, ale nękana wyrzutami sumienia wobec swej pasierbicy Sonii, z którą to dopiero co udało się jej pojednać po wielu latach wzajemnego milczenia, a także wobec reszty ludzi, dla których czuła dług wdzięczności, rezygnuje ze szczęścia i postanawia natychmiast wyjechać ze swoim mężem, żeby opuścić majątek raz na zawsze. Po chwili Sieriebriakow nakazuje zwołać naradę rodzinną, na której przedstawia swoją propozycję sprzedania całej posiadłości po to, aby kupić willę w Finlandii. Maria odnosi się do tego pomysłu przychylnie, zupełnie jednak odwrotnie czyni Iwan, który nie wytrzymuje i wybucha ostatecznie gniewem, wygłaszając publicznie wszystkie swe żale. Mówi, że nie po to harował przez tyle lat z Sonią na wygodne życie swego „pożal się Boże” szwagra, żeby teraz wywalono go z domu na „zbity pysk”. Aleksander próbuje się tłumaczyć, że to przecież nie jest jeszcze ostateczna decyzja, a jedynie propozycja, z którą reszta wcale nie musi się zgodzić. Iwan nie potrafi opanować emocji i idzie do pokoju po rewolwer, daje trzy strzały w kierunku Sieriebriakowa, jednak żaden nie trafia do celu. Zrozpaczony ucieka z domu, szuka go Sonia i doktor Astrow. Po tym zajściu Helena popędza męża, aby natychmiast wyprowadzili się z powrotem do miasta. Przedtem jednak wszyscy zmuszają Iwana (który się odnalazł) i Aleksandra do pogodzenia się, co też ostatecznie czynią. Astrow raz jeszcze próbuje przekonać Helenę, aby z nim odeszła, ta jednak pozostaje wierna swemu postanowieniu. Astrow żegna się z pozostałymi członkami rodziny i odchodzi na zawsze, ponieważ wie o uczuciu Sonii do niego, którego jednak nie jest w stanie podzielić ze względu na brzydotę dziewczyny. W scenie końcowej wszystko wraca jakoby do starego porządku: wujaszek Wania i Sonia ponownie są skazani na swoje towarzystwo, znów muszą się oddać pracy, gdyż zdają sobie sprawę z wielu zaległości. Rozwiązanie akcji nie przynosi więc tak naprawdę szczęścia żadnemu z bohaterów dramatu.
