El professor Serebriàkov i la seva segona esposa, la jove i bonica Elena, acaben d'instal·lar-se a la seva hisenda, abans només habitada per Sònia, filla del primer matrimoni del professor Serebriàkov, el seu oncle Ivan Voinitski -conegut com l'oncle Vània-, Maria Vasilevnala -la mare d'Ivan- i Teleguin, un terratinent arruïnat.

En la calma i monòtona quotidianitat de la hisenda, Sònia i l'oncle Vània han consagrat al llarg dels anys les seves vides a treballar àrduament per finançar la intel·lectual vida del professor Serebriàkov, dedicada a escriure articles d'art. Això no obstant, aquesta devoció per Serebriàkov toca la seva fi quan amb el seu retorn a la hisenda s'adonen que, de fet, el professor no és altra cosa que un veritable fracassat que no coneixerà mai l'èxit.

La decepció per Serebriàkov s'afegeix a la fustració causada per la cadena d'amors no corresposos que té lloc a la hisenda: Sònia està enamorada del doctor Àstrov, qui alhora està enamorat d'Elena, la qual el rebutja. Paral·lelament, Elena es veu també cobejada per l'oncle Vània però el seu pragmatisme la fa restar costat del professor malgrat no estar-ne enamorada.

La fustració del desenganyat oncle Vània, que veu la seva vida arruinada a causa de Serebriàkov, es transforma en fúria quan el professor té l'egoista idea de vendre la hisenda per a comprar una residència estiuenca per a ell i la seva esposa. En veure en perill la vivenda d'ell, la seva mare i Sònia, l'oncle Vània perd els nervis i retreu a Serebriàkov que la hisenda va ser íntegrament comprada amb el capital de la primera esposa - la seva germana- i els seus propis estàlvis. A més, li recorda els més de vint-i-cinc anys de treball que ell s'ha sacrificat per tirar endavant la hisenda. Seguidament, l'oncle Vània, fora de sí, dispara dues vegades contra seu cunyat, però falla l'objectiu.

Finalment, el professor i la seva esposa decideixen anar-se'n de la hisenda. Sònia i l'oncle Vània, prometen al professor seguir entregant-li puntualment una renda, tal com han fet tota la vida.