L’arc-en-ciel raconte trois générations de Brangwen vivant près de Marsh Farm. Les mariages sexuellement orageux ouvrent la voie à des conflits et à des luttes de pouvoir au sein du foyer. Tradition, passion, enfants et compromis définissent le clan Brangwen, procurant à ses membres bonheur et tristesse. Ursula Brangwen, la petite-fille des Brangwen originaux, assume les pressions de son éducation afin de vivre la vie et l’amour selon ses propres conditions.
La famille Brangwen vit à Marsh Farm depuis de nombreuses générations. La famille a un lien établi de longue date avec la terre. Lorsque Tom Brangwen hérite de la ferme, il souhaite ajouter du piquant à sa vie en épousant Lydia, une veuve récente et une exilée polonaise. Lydia a une fille, Anna, issue de son précédent mariage. Le mariage de Tom et Lydia est lointain et silencieux. Ils ne se comprennent pas, mais ont un lien sexuel fort. Pendant la grossesse de Lydia avec les enfants de Tom, Tom et Anna se lient. Tom et Anna restent extrêmement proches tout au long de son enfance. Quand Anna grandit, Tom a du mal à gérer le mariage d’Anna avec son neveu, Will. Tom s’oppose au mariage de Will et Anna au début, mais accepte finalement de les aider.
Anna et Will ont installé leur propre maison dans un cottage voisin. Ils profitent des premières semaines de leur mariage mais reprennent rapidement une routine normale. Leur mariage est plein de passion, mais est souvent détourné par de nombreuses grossesses. Anna est obsédée par la fertilité et Will se replie sur ses passe-temps artisanaux. La seule chose qui les lie les uns aux autres, c’est le sexe. Ils se battent pour la domination dans leur mariage orageux, même si aucun des deux ne pense être capable de se comprendre sur autre chose que sur le plan sexuel.
Will et Anna ont huit enfants, dont l’aînée est Ursula. Ursula n’aime pas devoir s’occuper de ses jeunes frères et sœurs et aspire à une vie plus significative. Durant ses années d’école, elle rêve de la vie des classes supérieures et explore sa foi religieuse. Elle est souvent en conflit sur le rôle du christianisme dans la vie quotidienne. Elle tombe amoureuse d’Anton Skrebensky, le fils d’un vieil ami de la famille. Lorsqu’il part combattre en Afrique du Sud, ils ne savent pas comment leur relation va évoluer.
Ursula termine ses études après avoir noué une relation avec l’une de ses enseignantes, Miss Inger. Elle est déconcertée par les avances sexuelles de Miss Inger, mais finit par la présenter à son oncle homosexuel. Miss Inger et l’oncle se marient pour couvrir leurs activités homosexuelles. Ursula accepte un poste d’enseignante dans un quartier pauvre, mais continue de vivre chez elle. Ursula n’aime pas enseigner et déteste particulièrement les châtiments corporels qu’elle est obligée d’infliger à ses élèves. Après avoir enseigné pendant deux ans, elle entre à l’université pour obtenir son diplôme. Elle apprécie la première année d’université, en particulier la botanique. Pendant ce temps, son père a été promu instructeur d’arts et d’artisanat pour le comté. Toute la famille déménage dans une maison plus grande dans un quartier plus chic. Ils apprécient leur nouvelle position sociale.
Durant sa dernière année d’université, Ursula renoue avec Anton Skrebensky. Pendant son congé de six mois de l’armée, lui et Ursula entament une liaison. Ursula se désintéresse de ses cours et quitte régulièrement l’école pour être avec Anton. Pendant les vacances de Pâques, ils partent tous les deux en vacances ensemble, faisant semblant d’être mariés. Ursula échoue à ses examens universitaires et se fiance avec Anton. Ursula ne veut pas vraiment épouser Anton et annule les fiançailles peu de temps avant son départ pour l’Inde. Après son départ, Ursula se rend compte qu’elle est enceinte. Elle essaie de contacter Anton, mais il ne répond pas à ses lettres. Elle fait une fausse couche et perd son bébé. Elle découvre une nouvelle indépendance et recommence sa vie.