„Dolina Issy” to opowieść o dorastaniu małego Tomasza w szlacheckim dworku na Litwie. Chłopiec mieszka u swoich dziadków – Kazimierza i Michaliny Surkontów, podczas gdy jego rodzice zostali po polskiej stronie granicy.
Akcja obejmuje kilka lat z życia Tomasza, który poznaje ciekawych ludzi i nieświadom wielkiej polityki, wszystkich traktuje tak samo, z dziecięcą ciekawością i naiwnością. Dziadek próbuje wyjaśnić mu zawiłości jego rodowodu, który łączy korzenie litewskie, polskie i niemieckie.
Z dala od wojennych wydarzeń, w Dolinie Issy toczy się burzliwe życie pełne zdrad, morderstw, romansów, samobójstw i spisków.
Leśnik Baltazar, żyje w nieustannym poczuciu winy, ponieważ kiedyś zabił człowieka, rosyjskiego żołnierza. Wciąż prześladuje do pamięć o tym wydarzeniu, widuje nawet diabły.
Do Surkontów przyjeżdża ciotka Helena, która po krótkim czasie nawiązuje romans z polskim szlachcicem Romualdem Bukowskim. Tymczasem Baltazar szuka pomocy u miejscowego mędrca i czarownika Masiulisa, a kiedy ten nie potrafi mu pomóc, udaje się do rabina. Rabin potęguje w nim tylko poczucie winy mówiąc, że sam jest odpowiedzialny za swoje czyny.
Inny dramat rozgrywa się na plebani, gdzie piękna gospodyni Magdalena żywi zakazane uczucie do księdza. Niespełniona miłość prowadzi ją do samobójczej śmierci. Historia ta ma jednak ciąg dalszy, ponieważ dusza Magdaleny nie zaznaje spokoju i wraca na ziemię pod postacią mary. Wówczas mieszkańcy doliny odkopują jej grób i starym zwyczajem odcinają głowę, a serce przebijają osikowym kołkiem.
Służąca Romualda Bukowskiego, Litwinka Barbara, zakochuje się w swoim pracodawcy. Pragnąc zdobyć jego miłość, zwraca się do Masiulisa z prośbą o magiczne zioła.
Babka Tomasza po śmierci, podobnie jak Magdalena, powraca do Doliny Issy jako zjawa młodej i pięknej dziewczyny. Dochodzi nawet do spotkania obu widm.
Barbarze udaje się uwieść Romualda, co budzi zazdrość i gniew Heleny. Dochodzi do gwałtownych scen – Bukowski zostaje uderzony w twarz przez kochankę, za co każe ją wychłostać. Zraniona Barbara wyrzuca z domu Helenę, kiedy ta przyjeżdża z wizytą. W efekcie Bukowski decyduje się poślubić zaborczą kochankę, co z kolei prowadzi do konfliktu z matką, która jest oburzona mezaliansem.
Baltazar, nie mogąc już żyć z ciążącym mu poczuciem winy, podpala swój dom. Przerażony ucieka przed płomieniami i w szale zabija niewinnego chłopa. Widząc to, miejscowi biegną za nim i sami wymierzają mu sprawiedliwość.
Tomasz spędza w Dolinie Issy najpiękniejsze lata dzieciństwa. Koniec wojny stanowi dla niego – paradoksalnie – kres tej sielanki. Matka powraca, by zabrać go do Polski, wyzwolonej ojczyzny. Jednak chłopiec nie czuje z tego powodu radości. Wolałby zostać na Litwie.
W powieści Miłosza fabuła schodzi na drugi plan, wydarzenia służą przede wszystkim oddaniu kolorytu litewskiej wsi przełomu wieków. Pisarz ukazuje liczne obyczaje, obrzędy, tradycje. Charakteryzuje wielonarodowe i wielokulturowe społeczeństwo, składające się z Litwinów, Polaków, Żydów, Niemców i Rosjan. Opisuje również wierzenia prostego ludu, przytaczając historie o diabłach i innych nadprzyrodzonych zjawiskach.
