Do szpitala psychiatrycznego przybywa nowy pacjent, Randle McMurphy. Od razu widać, że jest inny niż pozostali – wolał terapię w szpitalu niż odsiadywanie wyroku za szulerstwo i pobicie na farmie penitencjarnej. W szpitalu miał w nim lepsze warunki, jedzenie i nie musiał pracować. McMurphy wnosi na szpitalny oddział świeżość i humor. On jeden potrafi głośno i szczerze się śmiać.
Od początku wchodzi w konflikt z siostrą Ratched, która bardzo lubi porządek i ściśle trzyma się regulaminu. Irlandczyk wbrew przepisom gra z innymi pacjentami w karty na pieniądze, organizuje różne zakłady, między innymi taki, że w ciągu tygodnia wyprowadzi z równowagi Wielką Oddziałową.
McMurphy cieszy się sympatią większości pacjentów, czasem udaje mu się zbuntować ich przeciwko oddziałowej, ale najczęściej spotyka się z ich biernością. Okresowi (bo tak nazywa się grupę pacjentów rokujących nadzieję na wyleczenie) są zastraszeni, potulnie poddają się woli personelu, szczególnie siostry Ratched, która ma niepodzielną władzę na oddziale. Między nią i sprytnym Irlandczykiem toczy się cicha wojna – do czasu, kiedy McMurphy dowiaduje się, że jest jednym z nielicznych pacjentów na przymusowej terapii, zdecydowana większość przebywa tu dobrowolnie. Mogą opuścić oni szpital, kiedy zechcą, zaś o długości jego leczenia zadecyduje oddziałowa. Randle zmienia taktykę – jest spokojny, uprzejmy, podporządkowany, zaprzestaje wszelkich wybryków.
Ograniczanie przywilejów przez oddziałową, szczególnie odebranie im sali, w której mogli grać niedręczeni głośną muzyką, sprawia, że McMurphy na oczach przerażonej pielęgniarki gołą ręką rozbija szybę, by sięgnąć po papierosy. Okazuje się, że nie zamierza poddawać się biernie zabiegom Wielkiej Oddziałowej. Kilkakrotnie występuje o przepustkę, ale zawsze spotyka się z odmową. W końcu starannie przygotowuje wniosek, chcąc wypłynąć na ryby. Oddziałowa wyraża zgodę, ale przez cały czas usiłuje zniweczyć jego plany. McMurphy musi zorganizować dziesięcioosobową grupę, by wynająć kuter, więc siostra świadoma lęków wielu pacjentów, umieszcza na tablicy wycinki z gazet, mówiące o niebezpiecznych zjawiskach na morzu. Kiedy mimo wszystko znajduje się dziesięciu chętnych, okazuje się, że nie dopisała jedna z „opiekunek” (McMurphy zorganizował do tej roli dwie prostytutki), brak także jednego samochodu. Wtedy udaje się namówić lekarza. Wielka Oddziałowa odbiera to jako zdradę i obiecuje sobie zemścić się na nieposłusznym doktorze.
Mimo wielu przeciwności, wyprawa dochodzi do skutku i okazuje się sukcesem. Pacjenci po raz pierwszy od wielu lat naprawdę się odprężają i szczerze śmieją. Po tej przygodzie zacieśniają się więzy przyjaźni między nimi, a także poprawiają stosunki z lekarzem. Siostra oddziałowa jednak nie ustaje w wysiłkach poskormienia Irlandczyka. Próbuje oczerniać go przed grupa sugerując, że dobrze na nich zarabia, ogrywa ich w karty, wygrywa zakłady, nawet na wyprawie na ryby nieźle się wzbogacił. Udaje jej się zasiać ziarno niezgody, choć większość jest zdania, że McMurphy postępuje uczciwie – nigdy nie krył, że nie robi tego bezinteresownie.
Podczas rejsu Billy jest wyraźnie zauroczony Candy – dziewczyną, która im towarzyszy. Po powrocie McMurphy obiecuje zorganizować mu spotkanie z prostytutką, ale nim do tego dochodzi, Randle w obronie kolegiwdaje się w bójkę z sanitariuszami. Za karę zostaje poddany elektrowstrząsom. Mimo kilkukrotnego powtórzenia zabiegu, nie chce uznać swego zachowania za naganne i przyznać się do winy, do której się nie poczuwa. To również element jego wojny z oddziałową. Koledzy próbują pomóc mu w ucieczce, ale McMurphy najpierw musi dotrzymać obietnicy i sprowadzić Candy do szpitala. Z pomocą sanitariusza udaje się w nocy wpuścić dziewczynę przez okno. Candy przynosi alkohol. Wszyscy doskonale się bawią, dostają się do magazynów i akt, piją alkohol pomieszany syropem, a Billy i Candy udają się do izolatki. Koledzy sugerują McMurphy`emu, że powinien skorzystać z okazji i uciekać, póki może. Randle zamierza tak zrobić, ale jest pijany i zmęczony, chce się jeszcze zdrzemnąć. Sanitariusz, który miał go obudzić przed ranną zmianą, też jest pijany. Rano wyrywa ich ze snu nowa zmiana. Na oddziale panuje straszny bałagan, a McMurphy śpi z drugą prostytutką.
Billy, którego Wielka Oddziałowa straszy, że opowie o wszystkim jego matce, zrzuca winę na przyjaciół. Odesłany do pokoju lekarza, popełnia samobójstwo. To już drugi przypadek samobójstwa pacjenta, odkąd pojawił się McMurphy. Wielka Oddziałowa oskarża go o nie wprost. Wtedy Randle nie wytrzymuje i rzuca się na siostrę. Zaciska palce na jej szyi i tylko interwencja personelu ratuje ją przed śmiercią.
McMurphy zostaje przeniesiony na inny oddział. W tym czasie większość pacjentów albo zmienia oddział, albo odchodzi ze szpitala. Irlandczyk zostaje poddany lobotomii, wraca na oddział tak odmieniony, że dopiero po kilku dniach, kiedy opuchlizna i siniaki nieco maleją, pacjenci przekonują się, że to faktycznie on. Wygląda jak kukła pozbawiona życia, wydaje się, że zmalał. Nie mówi, nie kontaktuje się z otoczeniem w żaden sposób.
Wódz Bromden, który dzielił z nim pokój, nie może na to patrzeć, jest przekonany, że McMurphy nie chciałby, żeby taka kukła siedziała na oddziale z kartką z jego nazwiskiem. W nocy dusi go poduszką, a potem ucieka.