Baş qəhrəman plastik qab istehsal edən müəssisədə döşəməsilən işləyən 37 yaşlı kəmağıl Çarli Qordondur (romanda Çarlinin 32 yaşı var və o, çörəkxanada süpürgəçi işləyir).

Doktor Ştrauss və doktor Nemyur intellektin əməliyyat yolu ilə artırılması üzrə eksperiment keçirirlər. Əməliyyat Elcernon (ing. Algernon) adlı siçan üzərində uğurla keçiriləndən sonra alimlər eyni əməliyyatı insan üzərində aparmaq fikrinə düşür və yazıb-oxumağı öyrənmək arzusunda olan Çarli könüllü olaraq eksperimentə qoşulur.

Əsər Çarlinin baş verənlər haqqında apardığı hesabatlar formasında yazılıb. Onun intellekti artdıqca mətnin orfoqrafiyası, punktuasiyası və stilistikası mükəmməlləşir.

Əməliyyatın nəticəsi olaraq Çarlinin intellekt əmsalı 68-dən 200-ə qədər artır. Hesabatlarda Çarli bildirir ki, baş vermiş hadisələri yenidən dərk etməyə başlayır və dost bildiyi iş yoldaşlarının əslində onu ələ saldığını başa düşür. O, özünə oxşar taleyi olan yeganə varlığa – Elcernona – bağlılıq hissi keçirməyə başlayır və onunla dostlaşır.

Çarlinin öyrənmə qabiliyyəti adi insanlarla müqayisədə qat-qat yüksək olur. Bir neçə həftədən sonra o, bir neçə dildə sərbəst şəkildə danışır və elmi ədəbiyyat oxuyur. Onun qabaqlar təhsil aldığı kəmağıllar üçün məktəbdəki müəlliməsi Alisa Kinnian Çarlinin uğurlarını görüb sevinir, lakin sonradan tələbəsinin xarakterinin mürəkkəbləşdiyini görüb ondan uzaqlaşır. Hekayədən fərqli olaraq, romanda Çarlinin Alisa ilə romantik münasibətləri mövzusuna daha çox diqqət yetirilir.

İşlədiyi müəssisədə dəzgahların yerləşdirilmə qaydasını dəyişdirməyi təklif edən Çarli şirkət üçün 10 min dollar qənaət edir, lakin iş yoldaşının davranışında bu qədər dəyişiklikdən təəccüblənən digər əməkdaşlar ərizə yazıb onu işdən kənarlaşdırmağı xahiş edirlər. Hekayədən fərqli olaraq, romanda həmçinin Çarlinin uşaqlıq xatirələri, valideynləri və bacısı ilə görüş səhnələri yer alır. Bir ay sonra intellekt baxımından eksperimenti aparan alimləri də üstələyən Çarli onların səhvlərini açıq-aşkar görmək halındadır. Elcernonun davranışında qəribə dəyişikliklərin şahidi olan baş qəhrəman problemi həll etməyə qadir yeganə insan olduğunu anlayır və bu məqsəd üçün bütün biliklərini ortaya qoyur.

Eksperimentin ilkin mərhələlərdə uğurla keçməsinə baxmayaraq Elcernonun vəziyyəti ciddi narahatlıq üçün səbəb verir: siçanın intellekti sürətlə azalır. Tezliklə Elcernon ölür. Yarmanın nəticəsində bəlli olur ki, onun beyni balacalaşmış, qırışlarıı isə hamarlanmışdır. Çarli siçanın təcrübəlik heyvan olmasına baxmayaraq yandırılmasına icazə vermir, cəsədini dəfn edir və hər həftə "qəbr"inə gül gətirir.

Çarlinin tədqiqatları göstərir ki, Ştraussla Nemyurun apardığı əməliyyatdan sonra geriləmə qaçılmazdır. Beləliklə, Çarlinin gələcək aqibəti aydınlaşır: o, əvvəlki halına qayıdacaq.

Romanda baş qəhrəman son ana qədər öz qüdrətli intellektindən istifadə edərək vəziyyətdən çıxış yolu axtarır. Kəmağıl insanları müalicə etmək üçün tədqiqatın hansı istiqamətdə aparılmalı olduğunu tam başa düşməyən Çarli görür ki, onun çox az vaxtı qalıb, çünki intellekti vaxtilə artdığı sürətlə azalmağa başlayır. Dərin depressiyaya düşən Çarli intihar haqqında düşünür, lakin onun intellekti azaldıqca hissiyatları da kütləşir. Romanda Çarlinin intellekt əmsalı əvvəlkindən də aşağı həddə düşür. O, köhnə iş yerinə qayıdır. Əvvəllər onu ələ salmış, sonradan isə işdən kənarlaşdırılmasının səbəbkarı olan digər əməkdaşlar daha mehriban münasibət bəsləməyə başlayırlar və yeni əməkdaşın Çarlini ələ salmasına imkan vermirlər.

Romanda Çarli çaşıb məktəbinə qayıdır və bunu görən müəlliməsi göz yaşlarını saxlaya bilmir. Bu hadisədən sonra Çarli şəhəri tərk etmək qərarına gəlir. Hekayə nikbin notda bitir. Çarli bu qədər yeni məlumat öyrənmək imkanını verən alimlərə minnətdar olduğunu yazır və gələcəkdə ağıllı olmağa çalışacağına söz verir.

Əsərin adı Çarlinin gündəlikdəki son yazısında bildirdiyi Elcernonun "qəbr"inə gül gətirmək xahişindən yaranmışdır.