Stykket foregår i Troezen, en kystby på det nordøstlige Peloponnes. Theseus, kongen af Athen, afsoner et års frivilligt eksil efter at have myrdet en lokal konge og hans sønner. Hans uægte søn er Hippolytos, hvis fødsel er resultatet af Theseus’ voldtægt af amazonen Hippolyta. Hippolytos er siden barndommen blevet opdraget af kongen af Troezen, Pittheus.
I stykkets indledning forklarer Aphrodite, kærlighedens gudinde, at Hippolytos har svoret kyskhed og nægter at ære hende. I stedet ærer han jagtens gudinde, Artemis. Dette har fået hende til at iværksætte en plan for at hævne sig på Hippolytos. Da Hippolytos to år tidligere tog til Athen, inspirerede Afrodite Phaedra, Hippolytos’ stedmor, til at forelske sig i ham.
Hippolytos dukker op med sine tilhængere og viser ærbødighed over for en statue af Artemis, en kysk gudinde. En tjener advarer ham om at krænke Afrodite, men Hippolytos nægter at lytte.
Koret, der består af unge gifte kvinder fra Troezen, træder ind og beskriver, hvordan Theseus’ kone, Phaedra, ikke har spist eller sovet i tre dage. Phaedra, der er syg, dukker op sammen med sin amme. Efter en pinefuld diskussion tilstår Phaedra til sidst, hvorfor hun er syg: hun elsker Hippolytos. Sygeplejersken og koret er chokerede. Phaedra forklarer, at hun må sulte sig selv og dø med sin ære intakt og for at redde Theseus fra skammen. Sygeplejersken trækker dog hurtigt sit første svar tilbage og fortæller Phaedra, at hun har en magisk trylleformular, der kan helbrede hende. I en sidebemærkning afslører hun dog andre planer.
Sygeplejersken, efter at have fået Hippolytos til at sværge på ikke at fortælle det til nogen, informerer Hippolytos om Phaedras ønske og foreslår, at Hippolytos overvejer at give efter for hende. Han reagerer med en rasende tirade og truer med at fortælle sin far, Theseus, alt, så snart han ankommer. Phaedra indser, at der er sket en katastrofe. Efter at have fået koret til at sværge på hemmeligholdelse går hun indenfor og hænger sig.
Theseus vender tilbage og opdager sin kones døde krop. Fordi koret har svoret tavshedspligt, kan de ikke fortælle Theseus, hvorfor hun begik selvmord. Theseus opdager et brev på Phaedras lig, som fejlagtigt påstår, at hun er blevet voldtaget af Hippolytos. Rasende forbander Theseus sin søn til enten at dø eller i det mindste at gå i eksil. For at udføre forbandelsen kalder Theseus på sin far, guden Poseidon, som har lovet at give sin søn tre ønsker. Hippolytos kommer ind og protesterer mod sin uskyld, men kan ikke fortælle sandheden på grund af den bindende ed, han har svoret. Med sin kones brev som bevis forsvarer Hippolytos stolt sin uskyld ved at sige, at han aldrig har set på nogen kvinder med seksuel lyst. Theseus tror ikke på sin søn og sender ham alligevel i eksil. Da Hippolytos er på vej væk, sværger han, at hvis han lyver, så skal Zeus slå ham ned på stedet.
Koret synger en klagesang over Hippolytos.
En budbringer kommer ind og beskriver en grusom scene for Theseus; da Hippolytos satte sig i sin vogn for at forlade kongeriget, brølede en tyr op af havet og skræmte hans heste, som smadrede hans vogn mellem klipperne og trak Hippolytos med sig. Hippolytos synes at være døende. Budbringeren protesterer mod Hippolytos’ uskyld, men Theseus nægter at tro ham.
Theseus er glad for, at Hippolytos lider og er ved at dø. Men så dukker gudinden Artemis op og raser over, at Theseus har dræbt sin egen søn; hun fortæller ham brutalt sandheden, og at Afrodite stod bag alle deres lidelser, fordi hun følte sig ikke respekteret på grund af Hippolytos’ stolthed over sin kyskhed: der var ingen voldtægt, Phaedra havde løjet, hans søn var uskyldig. Theseus er smerteligt knust over denne afsløring. Hippolytos bliver båret ind fysisk smadret og kæmper med nød og næppe for at holde sig i live. I stykkets sidste øjeblikke tilgiver Hippolytos sin far, der udveksles venlige ord mellem far og søn, og så dør Hippolytos. Theseus bliver derefter efterladt i live for at dvæle ved det faktum, at han dræbte sin elskede søn.