Alex, der den gesamten Film hindurch seine eigene Lebensgeschichte erzählt (Off-Stimme), ist der Anführer einer Jugendbande und zudem ein passionierter Beethoven-Liebhaber. Die Gang lebt in einem trostlosen, in die Zukunft projizierten Vorort von London. Sie benutzt eine eigenwillige Sprache, ein von russischen Brocken und Cockney-Slang durchsetzter Jargon – „Nadsat“. Ihr Leben dreht sich um Gewalt gegenüber Wehrlosen, Schlägereien mit anderen Gangs, Raubüberfälle und Vergewaltigungen. Vor allem für Alex scheint dabei Geld eine untergeordnete Rolle zu spielen. Das Zelebrieren und lustvolle Genießen der Gewaltexzesse steht für den Anführer der Bande im Vordergrund. So misshandeln sie zu viert etwa einen wehrlosen alten Stadtstreicher. In derselben Nacht dringen sie maskiert in die Villa des Schriftstellers Frank Alexander und seiner Frau ein. Alex vergewaltigt die Frau, nachdem er sie in aller Ruhe mit einer Schere entblößt und währenddessen Singin’ in the Rain gesungen hat und dabei zeitgleich ihren Mann im Takt des Lieds zum Krüppel getreten und geschlagen hat. Die Frau soll sich später wegen der brutalen Demütigung und Vergewaltigung das Leben genommen haben.
Im Laufe der Zeit beginnt es in der Gruppe zu kriseln. Alex’ Führungsstil wird den anderen zu autoritär, außerdem springt bei den Überfällen für sie zu wenig Geld heraus. Alex kann seine Herrschaft vorübergehend festigen, indem er seine beiden Kritiker mit brutalsten Methoden in die Schranken weist; den einen schlägt er heftig in den Unterleib, dem anderen schlitzt er die Hand auf. Und mit einer lockeren „Aussprache“ danach glaubt er, die Machtverhältnisse auf seine Art wieder geklärt zu haben. Bei einem der nächsten Überfälle geschieht dann jedoch das längst Absehbare. Beim Einbruch in das Haus einer alleinstehenden Frau („Cat Woman“), die Alex mit einer großen bildhauerischen Penis-Skulptur brutal erschlägt, wird er von seinen „Droogs“ (nadsat: „Freunde“) nach Verlassen des Hauses mit einer Milchflasche ins Gesicht geschlagen. Dadurch ist sein Sehvermögen für kurze Zeit gestört und die zuvor von der Frau verständigte Polizei kann ihn problemlos festnehmen. Alex wird wegen Mordes zu 14 Jahren Gefängnis verurteilt.
Dort schmeichelt er sich in den ersten beiden Jahren beim Gefängnispastor ein. Bei einem Besuch des Innenministers wird er prompt als Versuchsobjekt für eine neu entwickelte Aversionstherapie ausgewählt. Die mit überfüllten Gefängnissen konfrontierte Regierung erhofft sich von dieser sogenannten „Ludovico-Technik“ einen Beitrag zur Resozialisierung von Kriminellen. In der medizinischen Anstalt Ludovico wird Alex immer wieder, in einer weißen Zwangsjacke an einen Kinosessel zwangsfixiert, stundenlang mit durch Klammern an den Lidern gewaltsam aufgesperrten Augen brutalen Filmen ausgesetzt, wobei ein vorab verabreichtes Serum beim Anblick von Gewalt starke Übelkeit hervorrufen soll. So soll er schrittweise dahingehend konditioniert werden, körperliche und sexuelle Gewalt nicht mehr ertragen zu können.
Am Ende der 14 Tage dauernden Therapie wird Alex als angeblich geheilt entlassen. Die Auswirkungen der Therapie sind jedoch zwiespältig; beim geringsten Gedanken an Gewaltausübung oder sexuelles Begehren überfallen ihn Übelkeit, akuter Brechreiz und große Schmerzen. Alex ist nun scheinbar wehr- und willenlos. Als unbeabsichtigter Nebeneffekt treten diese Symptome auch beim Hören von Beethovens 9. Sinfonie auf, der Hintergrundmusik während einer der Konditionierungen im Rahmen der Psychotherapie.
Nach seiner Entlassung muss Alex feststellen, dass seine Eltern sein Zimmer einem Untermieter namens Joe überlassen haben. Die Gewalt, die er einst anderen gegenüber ausübte, fällt nun mehr und mehr auf ihn selbst zurück: An der Themse trifft er jenen alten Stadtstreicher, den er einst mit seiner Gang zusammengeschlagen hat und der nun seine Wut mit anderen Obdachlosen an ihm auslässt. Alex wird von zwei Polizisten gerettet, die sich dann aber als zwei seiner beiden alten „Droogs“ entpuppen. Sie rächen sich an ihm, indem sie mit ihm in den Wald fahren, ihn dort eine Minute lang in einer Viehtränke unter Wasser halten und dabei mit Gummiknüppeln auf ihn einschlagen. Verletzt kann sich Alex zu einer Villa schleppen, ohne zu bemerken, dass es sich um das Wohnhaus des Schriftstellers Alexander handelt. Der Schriftsteller, der durch die damaligen Tritte und Schläge zum Invaliden geworden ist und im Rollstuhl sitzen muss, betrachtet ihn zunächst als Opfer der Regierung, pflegt ihn und plant, ihn für eine politische Kampagne gegen die amtierende Regierung zu benutzen. Als Alex aber in der Badewanne das Lied Singin’ in the Rain singt und dazu rhythmisch mit der Hand ins Wasser schlägt, begreift der Schriftsteller: Alex war es, der ihn und seine Frau überfallen hat. Nach dem Bad stellt ihm der Schriftsteller, der nun auf Rache sinnt, eine Portion Spaghetti und eine Flasche Wein hin. Er befragt ihn zusammen mit Freunden, die er zu sich bestellt hat, zu Einzelheiten der Psychotherapie und deren Folgen. Dabei erfahren sie auch, was die 9. Sinfonie seit der Konditionierung bei ihm auslöst, sperren den durch den präparierten Wein betäubten Alex in ein Zimmer im Obergeschoss und spielen lautstark die 9. Sinfonie ab, was Alex nicht mehr aushalten kann – er will nicht mehr leben und stürzt sich aus dem Fenster.
Alex wacht schwer verletzt in einem Krankenhaus auf. Er glaubt, sich an eine Gehirn-OP zu erinnern, wird von der Psychiaterin aber beruhigt, dass es nur ein Traum gewesen sei. Er kann nun wieder ohne Schmerzen Beethoven hören. Die Regierung, die wegen der bekannt gewordenen Nebeneffekte von Alex’ Konditionierung in dem laufenden Wahlkampf um ihre Wiederwahl bangt, nutzt dies aus, um vor laufender Kamera mit seiner „Heilung“ auf Stimmenfang zu gehen. Der Film endet mit einer Sexszene im Schnee vor applaudierenden Zuschauern, offenbar eine Vision des von der Musik berauschten Alex, und mit seinen Worten: „Ich war geheilt, all right“.