Das Stück spielt in Troezen, einer Küstenstadt im Nordosten des Peloponnes. Theseus, der König von Athen, verbüßt ein Jahr freiwillige Verbannung, nachdem er einen örtlichen König und dessen Söhne ermordet hat. Sein unehelicher Sohn ist Hippolytos, dessen Geburt das Ergebnis der Vergewaltigung der Amazone Hippolyta durch Theseus ist. Hippolyt wird seit seiner Kindheit vom König von Troezen, Pittheus, ausgebildet.
Am Anfang des Stücks erklärt Aphrodite, die Göttin der Liebe, dass Hippolyt Keuschheit geschworen hat und sich weigert, sie zu verehren. Stattdessen verehrt er die Göttin der Jagd, Artemis. Dies hat sie dazu veranlasst, einen Racheplan gegen Hippolytus zu schmieden. Als Hippolyt zwei Jahre zuvor nach Athen kam, inspirierte Aphrodite Phaedra, die Stiefmutter des Hippolyt, sich in ihn zu verlieben.
Hippolyt erscheint mit seinem Gefolge und verehrt eine Statue der Artemis, einer keuschen Göttin. Ein Diener warnt ihn davor, Aphrodite zu beleidigen, aber Hippolyt weigert sich, auf ihn zu hören.
Der Chor, bestehend aus jungen verheirateten Frauen aus Troezen, tritt ein und beschreibt, wie Theseus‘ Frau Phaedra seit drei Tagen weder gegessen noch geschlafen hat. Phaedra, kränklich, erscheint mit ihrer Amme. Nach einer quälenden Diskussion gesteht Phaedra schließlich, warum sie krank ist: Sie liebt Hippolyt. Die Amme und der Chor sind schockiert. Phaedra erklärt, dass sie verhungern und sterben müsse, um ihre Ehre zu wahren und Theseus vor Schande zu bewahren. Doch die Amme zieht ihre anfängliche Antwort schnell zurück und sagt Phaedra, dass sie einen Zauber hat, der sie heilen kann. In einer Nebenbemerkung verrät sie jedoch andere Pläne.
Nachdem die Amme Hippolytus geschworen hat, niemandem davon zu erzählen, informiert sie ihn über Phaedras Wunsch und schlägt ihm vor, sich ihr zu fügen. Hippolyt reagiert darauf mit einem Wutausbruch und droht, seinem Vater Theseus alles zu erzählen, sobald dieser eintrifft. Phaedra erkennt, dass ein Unglück geschehen ist. Nachdem sie den Chor zur Verschwiegenheit verpflichtet hat, geht sie ins Haus und erhängt sich.
Theseus kehrt zurück und findet die Leiche seiner Frau. Da der Chor zur Verschwiegenheit verpflichtet ist, kann er Theseus nicht sagen, warum sie sich umgebracht hat. Theseus entdeckt auf Phädras Leiche einen Brief, in dem fälschlicherweise behauptet wird, sie sei von Hippolyt vergewaltigt worden. Wütend verflucht Theseus seinen Sohn entweder zum Tode oder zumindest zur Verbannung. Um den Fluch auszuführen, ruft Theseus seinen Vater, den Gott Poseidon, an, der versprochen hat, seinem Sohn drei Wünsche zu erfüllen. Hippolyt tritt ein und beteuert seine Unschuld, kann aber wegen des verbindlichen Eids, den er geschworen hat, nicht die Wahrheit sagen. Hippolyt nimmt den Brief seiner Frau als Beweis und verteidigt stolz seine Unschuld, indem er sagt, dass er nie eine Frau mit sexuellem Verlangen angesehen hat. Theseus glaubt seinem Sohn nicht und verbannt ihn trotzdem. Als Hippolytus abreist, schwört er, wenn er lüge, solle Zeus ihn auf der Stelle erschlagen.
Der Chor singt ein Klagelied für Hippolytus.
Ein Bote tritt ein und schildert Theseus eine grausige Szene: Als Hippolytus in seinen Wagen stieg, um das Reich zu verlassen, brüllte ein Stier aus dem Meer und erschreckte seine Pferde, die seinen Wagen zwischen die Felsen schleuderten und Hippolytus hinter sich herzogen. Hippolyt scheint im Sterben zu liegen. Der Bote beteuert Hippolytus‘ Unschuld, aber Theseus weigert sich, ihm zu glauben.
Theseus ist froh, dass Hippolytus leidet und im Begriff ist zu sterben. Doch dann erscheint die Göttin Artemis und wütet gegen Theseus, weil er seinen eigenen Sohn getötet hat; sie sagt ihm brutal die Wahrheit und dass Aphrodite hinter all ihrem Leid steckt, weil sie sich durch Hippolytus‘ Stolz auf seine Keuschheit missachtet fühlt: Es gab keine Vergewaltigung, Phädra hatte gelogen, sein Sohn war unschuldig. Theseus ist von dieser Enthüllung zutiefst erschüttert. Hippolyt wird körperlich angeschlagen hereingetragen und klammert sich kaum noch ans Leben. In den letzten Momenten des Stücks verzeiht Hippolyt seinem Vater, es werden freundliche Worte zwischen Vater und Sohn gewechselt, und dann stirbt Hippolyt. Theseus bleibt am Leben, um über die Tatsache nachzudenken, dass er seinen geliebten Sohn getötet hat.