Базаров узнаёт о существовании Анны Одинцовой от Кукшиной, знакомой его друга Ситникова. Первый раз он видит её на балу у губернатора, куда приехал вместе с Аркадием. «Это что за фигура? – проговорил он. – На остальных баб не похожа». Там же он с ней и знакомится. Она приглашает их с Аркадием к себе. В гостях у Одинцовой Базаров явно старается занять свою собеседницу. Она приглашает их к себе в Никольское.
«Экое богатое тело! – сказал Базаров по дороге. – Хоть сейчас в анатомический театр». В Никольском Базаров заинтересовал Анну, всё время проводил с ней, чувствовал, что любит её. Однажды утром она позвала его в свою комнату и попросила сказать, что с ним происходит – тот признался ей в любви. В тот же день после обеда он извиняется перед ней и говорит, что уезжает. «Мы ещё увидимся, не правда ли?» – сказала она. «Как прикажете… В таком случае мы увидимся», – ответил Базаров.
После этого они долго не встречались, пока Базаров не решил заехать к ней по пути к родителям. Он ещё раз извиняется и надеется, что она не будет вспоминать о нём с отвращением. Анна Сергеевна говорит, что причиной их размолвки было то, что они не нуждались друг в друге и, главное, в них слишком много… однородного. Она просит его остаться, но он уезжает: «Прощайте-с и будьте здоровы». Через некоторое время он смертельно заболел, когда ему стало совсем плохо, послал нарочного к Одинцовой, перед самой смертью она поцеловала его, и он умер.
Любовь показалась испытанием для Базарова, для Тургенева – это одна из смыслообразующих ценностей. Любовь побеждает эгоизм, просветляет мир, это чувство оказалось не физиологией, как предполагал герой, это чувство потрясает и травмирует. На словах он отрицал любовь, а на деле жизнь заставила её признать. Ни Базаров, ни Павел Петрович не одерживают победы в споре с жизнью.