Действие происходит на хорошо знакомом грекам острове Лесбосе в Эгейском море, и даже не на всем острове, а в одной только деревне на его окраине.
Жили там два пастуха, один козопас, другой овцевод, один раб, другой свободный. Однажды козопас увидел: коза его кормит подкинутого ребёнка — мальчика, а при нем пелёнка пурпурная, застёжка золотая и ножичек с рукояткой из слоновой кости. Он его усыновил и назвал Дафнисом. Прошло немного времени, и овцевод тоже увидел: овца его кормит подкинутого ребёнка — девочку, а при ней повязка, шитая золотом, золочёные туфельки и золотые браслеты. Он ее удочерил и назвал Хлоею. Они выросли, он — красавцем, она — красавицею, ему пятнадцать, ей тринадцать, он пас своих коз, она своих овец, вместе резвились, дружили, «и можно б скорее увидеть, что овцы и козы врозь пасутся, чем встретить порознь Дафниса с Хлоею».
Было лето, и случилась с Дафнисом беда: он оступился, попал в волчью яму и чуть не погиб. Хлоя кликнула соседа, молодого пастуха-волопаса, и вдвоём они вытащили Дафниса из ямы. Он не расшибся, но был весь в земле и грязи. Хлоя повела его к ручью и, пока он купался, увидела, какой он красивый, и почувствовала в себе что-то странное: «Больна я, а чем — не знаю; не ранена, а сердце болит;
сижу в тени, а вся пылаю». Слова «любовь» она не знала, но, когда сосед-волопас поспорил с Дафнисом, кто красивей, и они решили, чтобы Хлоя поцеловала того, кто ей больше нравится, то Хлоя сразу поцеловала Дафниса. И после этого поцелуя Дафнис тоже почувствовал в себе что-то странное: «Дух у меня захватило, сердце выскочить хочет, тает душа, и все же опять хочу я ее поцелуя: уж не зелье ли какое было на Хлоиных губах?» Слова «любовь» он тоже не знал.
Пришла осень, настали виноградные праздники, Дафнис и Хлоя веселились вместе со всеми, и тут подошёл к ним старик пастух. «Было мне видение, — сказал он, — явился мне Эрот-малютка с колчаном и луком и молвил: «Помнишь ли, как я пас тебя с твоею невестою? а теперь пасу я Дафниса и Хлою». «А кто такой Эрот?» — спрашивают подростки.«Эрот — бог любви, сильнее самого Зевса; царит он над миром, над богами, людьми и скотиною;
нет от Эрота лекарства ни в питье, ни в еде, ни в заговорах, одно только средство — целоваться, обниматься и нагими, прижавшись, на земле лежать». Задумались Дафнис и Хлоя и поняли, что странные их томления — от Эрота. Одолевши робость, стали они друг с другом целоваться, а потом и обниматься, а потом и нагими на земле лежать, но томление не проходило, а что делать дальше, они не знали.
Тут случилась беда уже с Хлоею: молодые богатые бездельники из соседнего города, повздорив с поселянами, напали на них, угнали стадо и похитили с ним красавицу пастушку. Дафнис в отчаянии взмолился к сельским богам — нимфам и Пану, и Пан напустил на похитителей свой «панический ужас»: оплёл награбленное плющом, велел козам выть по-волчьи, пустил по земле огонь, а по морю шум. Испуганные злодеи тотчас возвратили добычу, воссоединившиеся влюблённые поклялись друг другу в верности — «этим стадом клянусь и козою, что вскормила меня: никогда не покину я Хлою!» — а старый пастух играл им на свирели и рассказывал, как когда-то бог Пан был влюблён в нимфу, а она от него убежала и превратилась в тростник, и тогда он из тростинок сделал вот такую свирель с неравными стволами, потому что неравной была их любовь.
Прошла осень, прошла зима, ледяная и снежная, пришла новая весна, а любовь Дафниса и Хлои продолжалась — все такая же невинная и мучительная. Тут подсмотрела за ними жена соседнего помещика, молодая и лукавая. Дафнис ей понравился, увела она его на укромную поляну и сказала ему: «Знаю я, чего не хватает вам с Хлоею; если и ты хочешь это узнать — стань моим учеником и делай все, что я скажу». И когда легли они вместе, то она и сама природа научили Дафниса всему, чему нужно. «Только помни, — сказала она на прощанье, — мне-то это в радость, а Хлое в первый раз будет и стыдно, и страшно, и больно, но ты не бойся, потому что так уж природою положено». И все-таки Дафнис побоялся сделать Хлое больно, и поэтому любовь их тянулась по-прежнему — в поцелуях, ласках, объятиях, нежной болтовне, но и только.
Наступило второе лето, и к Хлое начали свататься женихи. Дафнис в горе: он ведь раб, а они — свободные и зажиточные. Но на помощь ему пришли добрые сельские нимфы: во сне указали юноше, где найти богатый клад. Хлоины приёмные родители рады, Дафнисовы тоже. И решили они: когда осенью помещик будет объезжать своё имение, просить его согласиться на свадьбу.
Наступила за летом осень, появился помещик, а при нем развратный и хитрый приживал. Красавец Дафнис ему понравился, и он выпросил его у хозяина: «Красоте покорен всякий: влюбляются даже в дерево, в реку и в дикого зверя! Вот и я люблю тело раба, но красоту — свободного!» Неужели свадьбе не бывать? Тут старик, приёмный отец Дафниса, бросился хозяину в ноги и рассказал, как нашёл когда-то этого младенца в богатом уборе: может быть, на самом деле он свободнорождённый и нельзя его продавать и дарить? Помещик смотрит: «О боги, не те ли это вещи, что когда-то мы с женой оставили при сыне, которого подбросили, чтобы не дробить наследства? А теперь наши дети умерли, мы горько раскаиваемся, просим у тебя прощения, Дафнис, и зовём вновь в отцовский дом». И он забрал юношу с собою.
Теперь Дафнис богат и знатен, а Хлоя — бедная, как была: не расстроится ли свадьба, не отвергнет ли помещик такую невестку? Выручает все тот же приживал: он боится, чтоб хозяин не разгневался на него из-за Дафниса, и поэтому сам уговорил его не мешать соединению влюблённых. Девушку повели в барский дом, там — пир, на пиру — окрестные богачи, один из них увидел Хлою, увидел у неё в руках ее детскую повязку и узнал в ней свою дочь: когда-то он разорился и бросил ее от бедности, а теперь разбогател и вновь обрёл своё дитя. Справляют свадьбу, на ней — все гости, и далее отвергнутые Хлоей женихи, и даже та красавица, что когда-то научила Дафниса любви. Новобрачных ведут в опочивальню, «и тогда-то узнала Хлоя, что все, чем в дубраве они занимались, были только шутки пастушьи».
Они живут долго и счастливо, детей их вскармливают козы и овцы, а нимфы, Эрот и Пан радуются, любуясь на их любовь и согласие.