Norwegian Wood raconte l’histoire de Toru Watanabe, un jeune homme blessé par le suicide de son ami de lycée, Kizuki. Toru tombe amoureuse de la petite amie torturée de Kizuki, Naoko, qui est isolée dans son esprit. Lorsqu’elle entre dans un hôpital psychiatrique, il promet de l’attendre. Pendant ce temps, il tombe amoureux de Midori, une fille ouverte et décomplexée qui représente la vie. Toru est rempli de culpabilité lorsque Naoko se suicide, mais finalement il appelle Midori.
Le roman commence quand Toru a trente-sept ans, en se souvenant des événements qui lui sont arrivés il y a vingt ans. Au lycée, Toru, son meilleur ami Kizuki et la petite amie de Kizuki, Naoko, sont inséparables. Ils sont tous liés ensemble par Kizuki. Cependant, le suicide de Kizuki plonge Naoko et Toru dans la dépression. Tous deux choisissent de fréquenter des universités à Tokyo, où ils pourront s’éloigner de leur passé.
Toru rencontre Naoko un jour alors qu’il est à l’université, et les deux commencent à se voir tous les dimanches. Ils font de longues promenades à travers Tokyo. Même si Naoko a du mal à parler et à s’exprimer, ils passent tous les dimanches ensemble. Le jour de l’anniversaire de Naoko, Toru lui apporte un gâteau et ils passent la soirée à boire du vin et à écouter de la musique. Naoko parle continuellement, mais elle semble éviter certains sujets. Puis elle fond en larmes. Toru lui fait l’amour, mais le lendemain elle disparaît. Toru lui écrit et aspire à elle mais n’entend rien pendant un long moment.
Lorsque Naoko écrit enfin à Toru, il apprend qu’elle a fait une dépression nerveuse et qu’elle se trouve dans un sanatorium. Pendant qu’il l’attend, Toru va en cours et travaille, restant isolé jusqu’à ce qu’il rencontre Midori, une fille qui apparaît puis disparaît pendant des jours ou des semaines. Il va lui rendre visite à la librairie familiale et ils partagent un baiser bien que chacun soit attaché à l’autre.
Toru va rendre visite à Naoko au sanatorium, et il partage une journée avec elle à marcher dans un pré. C’est le plus proche qu’il ait jamais été de Naoko, et elle lui parle de sa sœur, qui s’est également suicidée quand Naoko était jeune. Naoko demande à Toru de toujours se souvenir d’elle, et Toru lui demande de vivre avec lui lorsqu’elle sortira du sanatorium.
Après la visite, Toru tombe amoureux de Midori. Midori a vécu la mort de ses deux parents à cause d’un cancer du cerveau et elle est épuisée de prendre soin des autres. Elle veut quelqu’un qui prendra soin d’elle. Toru ne sait pas quoi faire lorsqu’il réalise qu’il est amoureux de Midori. Il demande à Midori d’attendre pendant qu’il règle les choses avec Naoko. Cependant, Naoko prend une tournure pire. Elle se suicide et Toru se retrouve plongée dans un gouffre de chagrin, de désespoir et de culpabilité. Toru voyage à travers le Japon, seul avec son chagrin. Lorsqu’il commence enfin à émerger, il appelle Midori depuis un gouffre obscur de dépression.