Герой-повествователь Бромден — сын белой женщины и индейского вождя — притворяется немощным, глухонемым и слабоумным. Он давно уже находится в психиатрической больнице, спасаясь в ee стенах от жестокости и равнодушия «нормальной Америки». Впрочем, годы, проведенные Бромденом в психушке, дают о себе знать. Старшая медсестра мисс Гнусен, руководящая и пациентами, и безвольным доктором Спайви, регулирует, по его мнению, бег времени, заставляя часы то стремительно лететь, то тянуться бесконечно. Поеераспоряжению включают «туманную машину», а таблетки, что дают больным, содержат в себе электронные схемы и помогают контролировать извне сознание и «острых», и «хроников». По убеждению Бромдена, это отделение — фабрика в некоем зловеще-загадочном Комбинате: «здесь исправляют ошибки, допущенные по соседству, в церквах и школах. Когда готовое изделие возвращают обществу, полностью починенное, не хуже нового, а то и лучше, у старшей сестры сердце радуется».

В эту обитель скорби в один прекрасный день является Рэндл Патрик Макмерфи, успевший покочевать по Америке и отсидеть во многих ее тюрьмах. Последний срок он отбывал в колонии, где проявил «психопатические тенденции» и теперь вот переведен в психлечебницу. Впрочем, перевод он воспринял без огорчения. Завзятый картежник, он рассчитывает поправить свои финансовые дела за счет лопухов-психов, да и порядки в больнице, по слухам, куда более демократические, чем прежде.

Отделение и в самом деле выставляет напоказ свои либеральные принципы, и представитель администрации по связям с общественностью то и дело проводит экскурсии, на все лады расхваливая новые веяния. Пациентов хорошо кормят, призывают их к сотрудничеству с медперсоналом, и все важнейшие проблемы решаются путем голосования на совете пациентов, возглавляет который некто Хардинг, получивший высшее образование и отличающийся красноречием и полным отсутствием воли. «Мы все кролики, — сообщает он Макмерфи, — и находимся здесь не потому, что мы кролики, но потому, что не можем привыкнуть к своему кроличьему положению».

Макмерфи — кто угодно, но не кролик. Вознамерившись «прибрать эту лавочку к рукам», он с первых же дней вступает в конфликт с властной мисс Гнусен. То, что он шутя обыгрывает пациентов в карты, для нее еще полбеды, но он ставит под угрозу размеренную деятельность «терапевтической общины», высмеивает собрания, на которых под неусыпным присмотром старшей сестры пациенты привычно копаются в чужой личной жизни. Это систематическое унижение людей проводится под демагогическим лозунгом обучения их существованию в коллективе, стремления создать демократическое отделение, полностью управляемое пациентами.

Макмерфи никак не вписывается в тоталитарную идиллию псих-больницы. Он подзуживает своих товарищей вырваться на свободу, разбить окно и разорвать сетку тяжеленным пультом и даже бьется об заклад, что способен это сделать. Когда же его попытка заканчивается неудачей, то, расплачиваясь, а вернее, возвращая долговые расписки, он произносит: «По крайней мере я попытался».

Очередное столкновение Макмерфи и мисс Гнусен происходит по поводу телевизора. Он просит сдвинуть график просмотра телепередач так, чтобы можно было посмотреть бейсбол. Вопрос ставят на голосование, и его поддерживает лишь Чесвик, известный своей строптивостью на словах, но неспособностью воплотить свои намерения в поступок. Впрочем, ему удается вскоре добиться повторного голосования, и все двадцать «острых» голосуют за то, чтобы смотреть телевизор днем. Макмерфи торжествует, но старшая сестра сообщает ему, что для того, чтобы решение было принято, нужно большинство, а поскольку всего в отделении сорок человек, не хватает еще одного голоса. По сути дела, это скрытое издевательство, так как остальные двадцать больных являются хрониками, напрочь отрезанными от объективной реальности. Но тут поднимает руку Бромден, идя наперекор своему жизненному правилу «не раскрываться». Но и этого оказывается недостаточно, так как он поднял руку после того, как собрание было объявлено закрытым. Тогда Макмерфи самовольно включает телевизор и не отходит от него, даже когда мисс Гнусен отключает электричество. Он и его товарищи смотрят на пустой экран и «болеют» вовсю.

По убеждению врачей, Макмерфи — «фактор беспорядка». Встает вопрос о переводе его в отделение буйных, предлагаются и более радикальные меры. Но мисс Гнусен против этого. Ей необходимо сломать его в отделении, доказать всем остальным, что он не герой, не бунтарь, а хитрый эгоцентрик, заботящийся о собственном благе.

Пока же «тлетворное» влияние Макмерфи на пациентов очевидно. Под его влиянием Бромден отмечает, что «туманная машина» вдруг сломалась, он начинает видеть мир с прежней четкостью. Но сам Макмерфи на время умеряет свой бунтарский пыл. Он узнает печальную истину: если в колонию он попал на определенный судом срок, то в психбольницу его поместили до тех пор, пока врачи будут считать его нуждающимся в лечении, и, следовательно, его судьба всецело у них в руках.

Он перестает заступаться за других пациентов, проявляет осторожность в выяснении отношений с начальством. Такие перемены влекут за собой трагические последствия. Взявший пример с Макмерфи Чесвик отчаянно сражается за право курить сигареты когда угодно и сколько угодно, попадает в буйное отделение, а потом по возвращении сообщает Макмерфи, что вполне понимает его позицию, и вскоре кончает жизнь самоубийством.

Эта гибель производит на Макмерфи сильное впечатление, но еще больше изумляет его тот факт, что, оказывается, подавляющее большинство пациентов мисс Гнусен находится здесь по собственной воле. Он с новой энергией возобновляет войну со старшей сестрой и в то же время учит пациентов ощущать себя полноценными членами общества. Он сколачивает баскетбольную команду, вызывает на состязание санитаров, и, хотя матч проигран, главная цель достигнута — игроки-пациенты почувствовали себя людьми.

Именно Макмерфи раскусил Бромдена, поняв, что тот лишь притворяется глухонемым. Он вселяет в Бромдена уверенность в себе и своих силах, и под его руководством тот старается приподнять тяжелый пульт, с каждым разом отрывая его от пола все выше и выше.

Вскоре Макмерфи приходит в голову вроде бы безумная идея: отправиться всем отделением в море на катере удить лосося, и, несмотря на увещевания мисс Гнусен, собирается команда. И хотя капитан катера отказывается выйти в море из-за отсутствия необходимых бумаг, «психи» делают это самовольно и получают огромное удовольствие.

Именно на этой морской прогулке робкий и пугливый Билли Биббит знакомится с Кэнди, подружкой Макмерфи, которая очень ему приглянулась. Понимая, что бедняге Билли крайне важно наконец утвердиться как мужчине, Макмерфи договаривается о том, что Кэнди явится к ним в следующую субботу и проведет у них ночку.

Но до субботы происходит еще один серьезный конфликт. Макмерфи и Бромден вступают врукопашную с санитарами, и в результате попадают в отделение для буйных и подвергаются лечению электрошоком.

Выдержав курс психотерапии, Макмерфи возвращается в отделение как раз к субботе, чтобы принять Кэнди, которая является со своей подружкой Сэнди и запасом спиртного.

Веселье приобретает довольно буйный характер, и Макмерфи с друзьями устраивают разгром во владениях старшей сестры. Понимая, что инициатору праздника, что называется, не сносить головы, пациенты уговаривают его бежать, и он в общем-то соглашается, но алкоголь берет свое — он просыпается слишком поздно, когда уже являются санитары.

Мисс Гнусен, еле сдерживая ярость, обозревает свое сильно пострадавшее за ночь отделение. Куда-то исчез Билли Биббит. Она отправляется на поиски и находит его в обществе Кэнди. Мисс Гнусен угрожает все рассказать матери Билли, напоминая, как тяжело та переживает чудачества сына. Билли приходит в ужас, кричит, что он не виноват, что его заставили Макмерфи и другие, что они дразнили его, обзывали…

Довольная своей победой, мисс Гнусен обещает Билли все объяснить его матери. Она отводит Билли в кабинет к доктору Спайви и просит его потолковать с пациентом. Но доктор приходит слишком поздно. Разрываясь между страхом перед матерью и презрением к себе за предательство, Билли перерезает себе горло.

Тогда мисс Гнусен обрушивается на Макмерфи, упрекая его, что он играет человеческими жизнями, обвиняя его в гибели и Чесвика, и Билли. Макмерфи выходит из оцепенения, в котором находился, и набрасывается на своего заклятого врага. Он разрывает на старшей медсестре платье, отчего на всеобщее обозрение вываливаются ее большие груди, и хватает ее за горло.

Санитарам кое-как удается оттащить его от мисс Гнусен, но колдовские чары развеиваются, и всем становится ясно, что никогда уже она не будет пользоваться той властью, какой располагала.

Постепенно больные или выписываются домой, или переводятся в другие отделения. Из «стариков» — острых больных — остаются лишь несколько человек, в том числе и Бромден. Именно он становится свидетелем возвращения Макмерфи. Старшая медсестра потерпела поражение, но сделала все, чтобы ее соперник не смог порадоваться своей победе. После лоботомии весельчак, буян, жизнелюб превращается в овощ. Бромден не может допустить, чтобы этот человек существовал в виде напоминания о том, что случается с теми, кто идет наперекор власти. Он душит его подушкой, а затем разбивает окно и разрывает сетку тем самым пультом, который учил поднимать его Макмерфи. Теперь уже ничто не сможет преградить ему путь к свободе.