Konstantin, der Sohn von Arkadina (einer berühmten Schauspielerin), hat ein Theaterstück geschrieben. Es soll draußen, auf dem Anwesen seines Onkels Sorin, aufgeführt werden, und zwar mit der Frau, in die Konstantin verliebt ist, Nina. Während er auf den Beginn von Konstantins Stück wartet, fragt Medwedenko, der örtliche Lehrer, Mascha, in die er verliebt ist, warum sie immer schwarz trägt. Mascha, die in Konstantin verliebt ist, trauert um ihr Leben. Sorin und Konstantin kommen herein und sprechen über die Langeweile auf dem Land, und Konstantin erzählt von seiner Sehnsucht nach „neuen Formen“ im Theater. Er lässt sich von Jakow und den Handwerkern ein provisorisches Theater im Garten errichten, und Konstantin ist begeistert davon. Sorin und Konstantin sprechen über Konstantins Mutter Arkadina, und Konstantin meint, seine Mutter und er stünden für ganz unterschiedliche Theatertraditionen, und erzählt Sorin, dass er sich danach sehne, ein berühmter Schriftsteller zu werden.
Sorin wechselt das Thema und fragt nach Arkadinas neuem Mann, Trigorin, dem Konstantin gleichgültig zu sein scheint. Trigorin ist ein berühmter Schriftsteller. Nina kommt an und fragt Konstantin nach Trigorin. Konstantin gesteht ihr seine Liebe, die sie nicht direkt erwidert. Nina sagt Konstantin, dass sein Stück eher eine Rezitation als ein Theaterstück sei – es habe keine lebendigen Figuren und keine Handlung.
Alle Figuren versammeln sich, um das Stück zu sehen, und nachdem Arkadina und Konstantin einige Zeilen aus Hamlet zitiert haben, beginnt das Stück. Nina sitzt weiß gekleidet auf einem Stein und hält einen Monolog über eine Apokalypse, bei der alle Seelen der Welt zu einer einzigen verschmolzen werden. Arkadina unterbricht das Stück mit komödiantischen Einlagen, bis Konstantin die Beherrschung verliert, den Vorhang herunterlässt und davonstürmt. Als Sorin Arkadina für ihre Unsensibilität tadelt, wird auch sie wütend, weil Konstantin versucht hat, ihr eine „Objektlektion“ in Schauspiel und Schreiben zu erteilen.
Arkadina schwelgt in Erinnerungen an vergangene Jahre, als Dorn, der örtliche Arzt, der romantische „Hauptdarsteller“ am See war. Mascha geht los, um Konstantin zu suchen, und Dorn lässt Jakow, einen Handwerker, den Vorhang heben. Trigorin sagt Nina, als sie erscheint, dass er das Stück nicht verstanden hat, und Nina geht nach Hause. Dorn, der allein zurückbleibt, sagt, dass ihm das Stück gefallen hat, und er sagt es Konstantin, als dieser wieder auftaucht, was ihn tief bewegt. Schreiben muss ein klares Ziel haben, sagt Dorn. Dann erscheint Mascha, als Konstantin das Haus verlässt, und gesteht Dorn ihre Liebe zu Konstantin, während der Vorhang fällt.
Der Vorhang des zweiten Aktes hebt sich zu einer von Arkadina geführten Diskussion darüber, ob Arkadina oder Mascha jünger aussieht. Das Urteil, so versichert Arkadina, fällt zu ihren Gunsten aus. Nina kommt mit Sorin herein, da ihre Eltern für ein paar Tage verreist sind und sie daher frei ist, zu tun, was sie will. Ein Streit zwischen Schamrajew, Sorins Gutsverwalter und Maschas Vater, und Arkadina über Kutschenpferde führt dazu, dass Arkadina hinausstürmt und ankündigt, sie werde sofort in die Stadt fahren.
Sorin macht sich auf den Weg, um Arkadina zum Bleiben zu überreden, und Polina, die Frau von Schamrajew, macht Dorn romantische Avancen. Sie ist wütend, als er sie ignoriert. Als Dorn und Polina die Bühne verlassen, sinniert Nina, die allein auf der Bühne steht, über die Seltsamkeit berühmter Menschen – Trigorin und Arkadina. Konstantin betritt die Bühne und überreicht Nina eine von ihm geschossene Möwe, die er ihr zu Füßen legt. Sie versteht nicht, was das für eine Symbolik hat. Trigorin kommt herein, um sich Notizen für eine Geschichte über Mascha zu machen, und es entspinnt sich ein Gespräch zwischen Nina und Trigorin über die Schwierigkeiten des Schreibens und des Kreativseins. Trigorin beschreibt das Schreiben als eine mehr oder weniger lustlose Obsession: und Trigorin weiß, dass er nicht in der Liga von Turgenjew oder Tolstoi spielt.
Als er Konstantins Möwe sieht, hat Trigorin eine Idee für eine Geschichte über einen Mann, der kommt und ganz untätig ein junges Mädchen vernichtet. Dann erscheint Arkadina durch ein Fenster und verkündet Trigorin, dass sie bleiben werden.
Akt 3 beginnt damit, dass Mascha Trigorin ihre Lebensgeschichte erzählt, offensichtlich in der Hoffnung, dass er sie eines Tages in eine Fiktion verwandelt. Sie hat sich dem Alkohol zugewandt und ist entschlossen, Medwedenko zu heiraten, obwohl sie immer noch in Konstantin verliebt ist. Wir erfahren, dass Konstantin seit dem zweiten Akt versucht hat, sich zu erschießen.
Nina überreicht Trigorin ein Medaillon, in das sie seine Initialen und den Titel seines Buches eingraviert hat. Nachdem sie das Haus verlassen hat, liest Trigorin das Medaillon und entdeckt eine Inschrift: „Tage und Nächte, Seite 121, Zeilen 11 und 12“. Er macht sich schnell auf die Suche nach einem Exemplar seines Buches, um herauszufinden, auf welche Zeile sich Nina bezieht. In der Zwischenzeit diskutieren Arkadina und Sorin über Konstantin, und Sorin bittet Arkadina, Konstantin etwas Geld zu geben. Sie lehnt ab. Nachdem Sorin gegangen ist, kommt Konstantin herein und bittet Arkadina, Sorin etwas Geld zu geben. Sie lehnt ab. Arkadina verbindet daraufhin Konstantins Kopf und sie erinnern sich gemeinsam an Konstantins Kindheit. Ihr Gespräch wird schnell zu einem Streit, bei dem Konstantin in Tränen ausbricht. Arkadina verspricht Konstantin, dass Nina zu ihm zurückkehren wird, wenn sie Trigorin mitnimmt, und er wieder glücklich sein wird. Konstantin geht hinaus.
Trigorin tritt ein. Er hat, obwohl er es Arkadina nicht verrät, den Satz entdeckt, auf den sich Nina bezog: „Wenn du jemals mein Leben brauchst, dann komm und nimm es dir“. Es folgt ein Gespräch zwischen Trigorin und Arkadina, in dem sie ihn allein durch Schmeicheleien überredet, bei ihr zu bleiben. Erfreut darüber, Trigorin überredet zu haben, bricht Arkadinas Gruppe in die Stadt auf, doch in letzter Minute kommt Trigorin herein, um seinen Stock zu suchen. Nina trifft ihn, die beiden verabreden sich in einem Moskauer Hotel und küssen sich, als der Vorhang fällt.
Zwei Jahre sind vergangen, als der vierte Akt beginnt. Die Szene spielt sich in einem Zimmer in Sorins Haus ab, das zu Konstantins Arbeitszimmer geworden ist. Konstantin ist inzwischen als Schriftsteller veröffentlicht worden und ziemlich bekannt. Medwedenko und Mascha sind inzwischen verheiratet, und Medwedenko geht nach Hause, um sich um das Kind zu kümmern. Mascha hängt immer noch schmerzhaft an Konstantin, und ihre Mutter richtet ein Bett im Zimmer für Sorin her, der krank geworden ist. Wir erfahren, dass Nina ein Kind bekommen hat, das gestorben ist, dass sie eine mittelmäßige Schauspielerin geworden ist und dass sie jetzt wieder in der Stadt lebt, von ihren Eltern verstoßen. Konstantin ist jetzt ein veröffentlichter Schriftsteller, und als Arkadina und Trigorin eintreten, bringt Trigorin eine Zeitschrift mit einem Artikel von Konstantin mit. In der Mitte des Raumes ist ein Kartentisch aufgebaut, und während sich alle zum Lottospielen niederlassen, verlässt Konstantin den Raum.
Während er draußen ist, hören wir verschiedene Meinungen über seine Schriftstellerei – Schamrajew bemerkt, dass er schlechte Kritiken bekommt, Trigorin sagt, dass er seine eigene Stimme noch nicht gefunden hat, Dorn sagt, dass er seine Geschichten mag, und Arkadina verrät, dass sie nie eine davon gelesen hat. Konstantin bleibt allein im Zimmer zurück, während alle zum Abendessen gehen, und hält einen Monolog über seine Sehnsucht nach neuen Formen. Nina klopft an das Fenster und tritt ein. Sie und Konstantin führen ein hektisches Gespräch, in dem sie behauptet, „die Möwe“ zu sein, bevor sie das Zimmer verlässt. Konstantin zerreißt seine Manuskripte und verlässt den Raum. Als alle wieder reinkommen, enthüllt Schamrajew die ausgestopfte Möwe, die Konstantin im zweiten Akt erschossen hat. Aus dem Off ertönt ein Knall, und Dorn sagt allen, dass eine Ätherflasche geplatzt sei, und verlässt die Bühne, um nachzusehen. Als er wiederkommt, nimmt er Trigorin zur Seite und sagt ihm, er solle Arkadina aus dem Zimmer bringen – Konstantin habe sich erschossen.