Rzecz dzieje się w Hiszpanii, w VIII w. Cesarz Karol Wielki od siedmiu lat walczy z Saracenami. Opanował już cały kraj, oprócz Saragossy, w której włada król Marsyl. Władca Saragossy wysyła do Karola list z prośbą o zaprzestanie oblężenia jego miasta, w zamian za co obiecuje przyjąć wiarę chrześcijańską i złożyć hołd lenny. Cesarz Karol zwołuje naradę, na której hrabia Roland przeciwstawia się zawarciu pokoju.
Roland przypomina cesarzowi, że Marsyl już niegdyś zdradził i jest przekonany, że teraz postąpi tak samo. Wreszcie do Saragossy wysłany zostaje Ganelon, by omówić warunki pokoju. Jego kandydaturę proponuje Roland, gdyż uważa ojczyma za człowieka roztropnego. Ganelon przeraził się wyprawy i zaczął odgrażać się Rolandowi. Mówił, że kto udaje się do Saragossy, już stamtąd nie wraca. Wreszcie jedzie z poselstwem, poprzysięgając jednak zemstę na Rolandzie.
Ganelon przekonuje Marsyla, że trzeba zabić Rolanda. Uważa, że po jego śmierci Karol nie będzie miał już sił do dalszej walki, gdyż Roland jest jego prawą ręką. Przedstawia swój plan, według którego Saraceni mieliby zaatakować tylną straż Karola, na której czele będzie stał Roland. Marsyl zgadza się na jego realizację.
Ganelon wraca do Francji obdarowany przez króla Saragossy. Proponuje kandydaturę Rolanda na dowódcę tylnej straży, złożonej z 20 tysięcy najlepszych żołnierzy francuskich.
Wojska francuskie wycofują się więc z Hiszpanii na mocy porozumienia. Marsyl ze swą 400-tysięczną armią napada na oddział Rolanda w wąwozie pirenejskim Roncevaux. Wówczas Oliwier prosi trzykrotnie swego przyjaciela Rolanda, aby zadął w róg i przywołał wojska Karola na pomoc. Rycerz odmawia jednak słowami: „Nie daj Boże, aby przeze mnie hańbiono mój ród i aby słodka Francja miała iść w pogardę”.
Rozpoczyna się walka. Hrabia Roland na swym rumaku Wejlantyfie walczy bardzo dzielnie i tnie Saracenów swym słynnym mieczem – Durendalem. Bitwa jest ciężka, ale wspaniała. Obie strony zadają potężne ciosy. Francuzi zdają sobie sprawę, że pogan jest bardzo dużo, ale nie mogą się poddać. Straż francuska szybko topnieje. Zostaje już tylko sześćdziesięciu rycerzy.
Rozżalony Roland po stracie tylu wspaniałych ludzi postanawia zadąć w róg. Tym razem Oliwier odradza mu ten czyn twierdząc, że będzie to już ratowanie tylko siebie, a więc czyn niegodny. Arcybiskup Turpin radzi jednak wezwać cesarza. Mówi, że jego przybycie i tak nikogo już nie ocali, ponieważ do tego czasu zginą, ale przynajmniej pomści śmierć swoich najlepszych ludzi.
Oliwier jest śmiertelnie ranny. Traci wzrok i słuch. Kładzie się na ziemi i prosi Boga, by błogosławił Karola i Francję. Roland, który jest świadkiem tej śmierci, mdleje, ale udaje mu się utrzymać w siodle. Saraceni podziurawili już jego tarczę i zranili konia. Na odgłos nadciągającej armii Karola jednak uciekają. Roland, który nie może ich już ścigać, idzie przez pola i zbiera ciała martwych rycerzy, które później arcybiskup błogosławi. Obaj płaczą rzewnie nad zwłokami poległych przyjaciół.
Wkrótce Roland znów traci przytomność. Gdy Turpin idzie po wodę, aby go ocucić, jego serce nie wytrzymuje i arcybiskup umiera.
Kiedy Roland odzyskuje przytomność, czuje, że jest już bliski śmierci. Chce połamać swój miecz na skale, aby nie dostał się w niepowołane ręce po jego śmierci. Następnie kładzie się na trawie na wzgórzu, podkłada pod siebie miecz i róg i modli się odwrócony w kierunku Hiszpanii. Następnie wyciąga swą prawą rękę do Boga i kona, a aniołowie niosą jego duszę do raju.
Cesarz rusza w pościg za Saracenami. Na jego prośbę Bóg przedłuża dzień, aby zdążył dogonić i pokonać wroga. Dościga Saracenów i rozbija ich oddział. Gdy Karol zasypia w nocy, śni mu się bitwa i czuwający nad nim archanioł Gabriel.
Tymczasem Marsyl, ciężko ranny, ucieka do Saragossy. W bitwie życie stracił także jego syn. Marsyl wzywa na pomoc ogromną armię babilońską. Nadciąga z emirem Babilonu na czele.
Karol przybywa do obozu Roncevaux, odnajduje ciało Rolanda i rozpacza po nim. Każe pogrzebać poległych we wspólnej mogile, a ciała Rolanda, Oliwiera i Turpina złożyć na trzech okrytych jedwabiem wozach i przewieźć do Francji.
Posłowie Baliganta, emira babilońskiego, wzywają Karola do walki. Rozpoczyna się bitwa. Dochodzi do pojedynku pomiędzy Karolem i Baligantem, emir ginie. Saraceni uciekają, a Francuzi ścigają ich do samej Saragossy. Król Marsyl umiera z żalu. Ponad sto tysięcy pogan zostaje ochrzczonych, a żonę Marsyla – Bramimondę – Karol zabiera jako brankę do Francji.
Po przyjeździe do Akwizgranu Karol zawiadamia narzeczoną Rolanda o jego śmierci. Proponuje jej swego syna za męża, ale dziewczyna pada martwa u jego stóp.
Odbywa się sąd nad Ganelonem. Nie przyznaje się on do zdrady, a jedynie do zemsty na Rolandzie, z którym był w konflikcie. Trzydziestu krewnych Ganelona poręcza jego niewinność. Jeden z nich jest nawet gotów walczyć za niego. Wyzwanie Pinabela, krewnego Ganelona, przyjmuje Tiery i zwycięża w pojedynku znacznie większego i silniejszego przeciwnika. Ganelon i jego krewni zostają skazani na śmierć.
Ganelon zostaje przywiązany do czterech koni za nogi i ręce, a te wloką go po ziemi. Umiera w strasznych mękach.
W nocy śpiącemu Karolowi ukazuje się św. Gabriel, który wzywa go do kolejnej wojny w obronie chrześcijaństwa.