Näytelmä sijoittuu Troezeniin, rannikkokaupunkiin Peloponnesoksen koillisosassa. Ateenan kuningas Theseus istuu vuoden vapaaehtoisessa maanpaossa murhattuaan paikallisen kuninkaan ja tämän pojat. Hänen avioton poikansa on Hippolytos, jonka syntymä on seurausta siitä, että Theseus raiskasi amatsonitar Hippolyta. Hippolytosta on lapsesta asti kouluttanut Troezenin kuningas Pittheus.
Näytelmän alussa rakkauden jumalatar Afrodite selittää, että Hippolytos on vannonut siveyden ja kieltäytyy kunnioittamasta häntä. Sen sijaan hän kunnioittaa metsästyksen jumalatarta Artemista. Tämä on saanut hänet käynnistämään kostosuunnitelman Hippolytokselle. Kun Hippolytos kaksi vuotta aiemmin meni Ateenaan, Afrodite innoitti Phaedran, Hippolytoksen äitipuolen, rakastumaan häneen.
Hippolytos ilmestyy seuraajiensa kanssa ja osoittaa kunnioitusta siveän jumalattaren Artemiksen patsaalle. Palvelija varoittaa häntä väheksymästä Afroditea, mutta Hippolytos kieltäytyy kuuntelemasta.
Troezenin nuorista naimisissa olevista nuorista naisista koostuva kuoro astuu paikalle ja kuvailee, kuinka Theseuksen vaimo Phaedra ei ole syönyt eikä nukkunut kolmeen päivään. Phaedra, sairaana, ilmestyy hoitajansa kanssa. Tuskallisen keskustelun jälkeen Phaedra lopulta tunnustaa, miksi hän on sairas: hän rakastaa Hippolytosta. Hoitaja ja kuoro ovat järkyttyneitä. Phaedra selittää, että hänen on näännyttävä nälkään ja kuoltava kunniansa säilyttäen ja pelastaakseen Theseuksen häpeältä. Hoitaja peruu kuitenkin nopeasti alkuperäisen vastauksensa ja kertoo Phaedralle, että hänellä on maaginen loitsu, joka parantaa hänet. Sivulauseessa hän kuitenkin paljastaa toisenlaiset suunnitelmat.
Hoitaja, saatuaan Hippolytoksen vannomaan, ettei hän kerro kenellekään, kertoo Hippolytokselle Phaedran halusta ja ehdottaa Hippolytokselle, että hän harkitsisi antautumista hänelle. Hippolytos reagoi siihen raivoisalla kiukuttelulla ja uhkaa kertoa kaiken isälleen Theseukselle heti, kun tämä saapuu paikalle. Phaedra tajuaa, että onnettomuus on tapahtunut. Laitettuaan kuoron vannomaan vaitiolovelvollisuuden hän menee sisälle ja hirttää itsensä.
Theseus palaa ja löytää vaimonsa ruumiin. Koska kuoro on vannonut vaitiolovelvollisuuden, he eivät voi kertoa Theseukselle, miksi vaimo tappoi itsensä. Theseus löytää Phaedran ruumiista kirjeen, jossa väitetään valheellisesti, että Hippolytos raiskasi hänet. Raivoissaan Theseus kiroaa poikansa joko kuolemaan tai ainakin maanpakoon. Kirouksen toteuttamiseksi Theseus vetoaa isäänsä, jumala Poseidoniin, joka on luvannut täyttää pojalleen kolme toivomusta. Hippolytos astuu sisään ja vakuuttaa syyttömyyttään, mutta ei voi kertoa totuutta vannomansa sitovan valan vuoksi. Hippolytos ottaa vaimonsa kirjeen todisteeksi ja puolustaa ylpeänä syyttömyyttään sanomalla, ettei hän ole koskaan katsonut naisia seksuaalisesti halukkaasti. Theseus ei usko poikaansa ja karkottaa hänet silti maanpakoon. Lähtiessään Hippolytos vannoo, että jos hän valehtelee, Zeus lyö hänet maahan paikan päällä.
Kuoro laulaa suruvalittelun Hippolytoksen puolesta.
Lähetti tulee paikalle ja kuvailee Theseukselle karmean kohtauksen; Hippolytoksen noustessa vaunuihinsa lähtiäkseen valtakunnasta härkä jyrähtää merestä pelästyttäen hänen hevosensa, jotka rysäyttävät hänen vaununsa kivien sekaan vetäen Hippolytoksen perässään. Hippolytos näyttää kuolevan. Sanansaattaja kiistää Hippolytoksen syyttömyyden, mutta Theseus ei suostu uskomaan häntä.
Theseus on iloinen siitä, että Hippolytos kärsii ja on kuolemassa. Mutta sitten jumalatar Artemis ilmestyy ja raivostuu Theseukselle oman poikansa tappamisesta; hän kertoo hänelle raa’asti totuuden ja sen, että Afrodite oli kaiken heidän kärsimyksensä takana, koska hän tunsi itsensä epäkunnioitetuksi Hippolytoksen siveysylpeyden vuoksi: raiskausta ei ollut tapahtunut, Phaedra oli valehdellut, hänen poikansa oli syytön. Theseus on tuskallisen murtunut tästä paljastuksesta. Hippolytos kannetaan sisään fyysisesti pahoinpideltynä ja tuskin hengissä. Näytelmän viimeisinä hetkinä Hippolytos antaa isälleen anteeksi, isä ja poika vaihtavat ystävällisiä sanoja, ja sitten Hippolytos kuolee. Theseus jää sitten elämään ja miettimään sitä, että hänen rakas poikansa kuoli.