Un jour de l’Ascension, à la cour du roi Arthur, un chevalier arrogant, Méléagant, vient annoncer qu’il retient prisonniers de nombreux sujets du roi. Il les rendra si un chevalier de la cour, à qui l’on confiera la reine, le vainc en combat dans la forêt. Le sénéchal Keu obtient par ruse d’escorter Guenièvre, il est vaincu, et la reine est emmenée au royaume de Gorre, d’où aucun étranger ne revient. Gauvain part à sa recherche et croise un chevalier inconnu, dont le cheval meurt d’épuisement.
Ce chevalier, dont le nom ne sera dit que bien plus tard, rencontre un nain qui conduit une charrette, le véhicule où l’on exposait alors les condamnés. Le nain promet des nouvelles de la reine s’il y monte. Le chevalier hésite le temps de deux pas, puis monte, et devient pour tous « le chevalier de la charrette », que l’on montre du doigt. Viennent alors des épreuves : un lit interdit où une lance enflammée manque de le tuer, un gué défendu, une demoiselle qui lui offre l’hospitalité à condition qu’il partage son lit, épreuve dont il sort fidèle à la reine, un peigne trouvé près d’une fontaine où restent des cheveux de Guenièvre, un cimetière où il soulève une dalle que seul le libérateur des captifs pouvait lever.
Il franchit ensuite le pont de l’Épée, une lame tendue au-dessus d’une eau noire, pieds et mains nus, en se blessant cruellement ; Gauvain, lui, a choisi le pont sous l’eau. Au royaume de Gorre règne Bademagu, père de Méléagant, roi juste qui désapprouve son fils. Le chevalier affronte Méléagant sous les yeux de la reine ; une demoiselle demande son nom à Guenièvre, qui le donne enfin : Lancelot du Lac. À sa vue, Lancelot reprend des forces, et, à la prière du roi, la reine fait arrêter le combat.
Mais Guenièvre accueille son sauveur avec froideur : elle lui reproche ces deux pas d’hésitation devant la charrette. De fausses nouvelles font croire à chacun la mort de l’autre, et Lancelot tente de se tuer. Les amants se réconcilient et passent une nuit ensemble ; Lancelot, blessé en arrachant les barreaux de la fenêtre, tache les draps de son sang, et Méléagant accuse Keu, blessé lui aussi et couché dans la même chambre. Lancelot défend la reine en combat.
Pris par traîtrise, Lancelot obtient de quitter sa prison pour un tournoi. La reine lui fait dire de combattre le plus mal possible : il obéit, sous les moqueries ; puis de faire de son mieux, et il triomphe. Méléagant le fait alors murer dans une tour ; la sœur de Méléagant le délivre. Revenu à la cour d’Arthur, Lancelot affronte Méléagant et le tue. Chrétien a laissé la fin du roman, depuis l’emprisonnement dans la tour, à un clerc, Godefroi de Leigni, qui le dit dans les derniers vers.