El Hospital Mental Nacional, situado entre las montañas, acaba de recibir a un nuevo paciente, Randall McMurphy. Fue escoltado por la policía y esposado. En realidad, no es un enfermo mental. Este hombre fuerte de 38 años fue enviado originalmente a un campo de detención laboral por pelear y fingió estar loco para salir de la cárcel.
La llegada de McMurphy inmediatamente causó problemas en el hospital psiquiátrico. Cuando asistió por primera vez a un simposio regular de psicoterapia, propuso que, para poder cuidar a los pacientes, solicitara que las actividades de tratamiento diurnas se trasladaran a las nocturnas. La señorita Ratched, la severa y rígida jefa de enfermeras y símbolo de autoridad en el hospital psiquiátrico, señaló que esto era un intento de cambiar las reglas y regulaciones establecidas y no estaba permitido. Para demostrar democracia, la señorita Ratched pidió a los pacientes que votaran. Aunque McMurphy hizo todo lo posible por animarlos, los pacientes no se atrevieron a levantar la mano precipitadamente ante la intimidación de los fríos ojos de Ratched. Sólo el anciano Laswick y el joven Billy se atrevieron a apoyar el movimiento de McMurphy. La primera resistencia fracasó.
McMurphy continúa su ataque al sistema de horarios. Anunció a los pacientes que iba a la ciudad a ver un partido de fútbol, señaló el bloque de cemento de medio hombre de altura que había en el baño y dijo que lo usaría para romper las ventanas y escapar del hospital. Sin embargo, después de todo, no pudo recoger el muelle de cemento. El alto jefe indio, que era sordo y mudo, lo observaba en silencio en la oscuridad.
Fue el turno de los pacientes de la sala a cargo de la enfermera Ratched de salir a la calle. En el patio, McMurphy encontró el gran coche que los llevaría a la ciudad aparcado en un campo de hierba, fuera de la valla de alambre de púas. Tuvo una idea y le pidió al jefe indio que lo usara como escalera para ayudarlo a saltar de la cerca de alambre de púas. El jefe lo vio desaparecer entre los árboles.
La puerta de hierro se abrió. Los pacientes salieron y subieron a los coches. Pero antes de que el conductor pudiera entrar en el coche, el coche arrancó de repente y se alejó a toda velocidad. El conductor y los médicos estaban en shock y no sabían lo que estaba pasando. Resultó que era McMurphy sentado en el asiento del conductor.
McMurphy condujo el coche hasta la casa de su novia Katie, la recogió y se dirigieron juntos al muelle. Quiere llevar a todos los pacientes a hacerse a la mar para divertirse. Abordaron un barco pesquero motorizado, navegaron por el mar a sus anchas y capturaron dos peces grandes. Cuando regresaron felices, encontraron al médico jefe Spivey y a dos miembros del personal médico parados en el muelle con expresiones severas. Todos los pacientes fueron llevados inmediatamente de regreso al hospital psiquiátrico.
Para abordar seriamente esta violación sin precedentes, el hospital decidió prohibir permanentemente a McMurphy el acceso al hospital. McMurphy se sorprendió cuando se enteró accidentalmente de la decisión por parte de un médico. Decidió confrontar a Ratched durante su sesión de terapia matutina.
Ante el rudo interrogatorio de McMurphy, Ratched parecía tranquilo y despreocupado. Pidió a los pacientes que dieran su opinión. Para sorpresa de McMurphy, todos los pacientes dijeron que habían ingresado al hospital voluntariamente y que tenían muchas esperanzas de continuar quedándose. La señorita Ratched dijo con saña: "De hecho, solo unas pocas personas fueron enviadas aquí, como el jefe indio... y usted". Entonces, la señorita Ratched pidió generosamente a los pacientes sugerencias para mejorar, pero cualquier solicitud fue aceptada. cortésmente rechazado por ella. Cheswick no estaba satisfecho con el castigo de la señorita Ratched (confiscarle los cigarrillos) y empezó a armar un escándalo. McMurphy rompió abiertamente la ventana de la oficina de la matrona para conseguir cigarrillos Cheswick. El doctor Washington derribó a McMurphy de un solo puñetazo. El jefe indio dio un paso adelante para rescatarlo y luego luchó con otro médico, Warren. La señorita Ratched palideció de ira e inmediatamente llamó a más médicos sanos para atar a McMurphy y al jefe indio.
Para castigar a estos alborotadores, el hospital comenzó a realizarles "electroterapia". En ese momento, McMurphy descubrió que el jefe indio no era ni sordo ni mudo. Sólo fingía ser sordo y mudo para evitar ser envenenado. McMurphy le reveló discretamente al jefe indio su plan para escapar del hospital.
Después de la electroterapia, McMurphy se volvió muy honesto y ya no actuaba de manera desviada. Una noche, esperó a que la señorita Ratched saliera de la oficina, y cuando el asistente negro salió a cerrar la puerta, llamó en secreto a Katie y le pidió que fuera a recogerla y le trajera un poco de vino. En plena noche, Katie y su novia Ruth llegaron a tiempo, pero cuando McMurphy estaba a punto de desenroscar la cerradura de la ventana de hierro, el vigilante apareció de repente frente a él. McMurphy lo compró hábilmente con dinero, vino y mujeres.
Cuando el empleado de turno se fue a tontear con Ruth, McMurphy entró en la oficina de la jefa de enfermeras, encendió el altavoz, anunció a los pacientes que se iba e invitó a todos a su fiesta de despedida a beber y bailar juntos. El asistente escuchó el ruido y salió apresuradamente para detenerlo, pero como bebía demasiado, pronto se quedó dormido en la silla. Los pacientes continuaron divirtiéndose. McMurphy se prepara para escapar por la ventana con Katie y Ruth. Billy, que acababa de bailar con Katie, se acercó a despedirla. McMurphy lo invitó a huir con él, pero él no se atrevió a aceptar, pero expresó su renuencia a dejar a Katie. McMurphy le pidió generosamente a Katie que se reuniera con Billy una vez y los empujaron a una sola sala en medio de los aplausos de todos los pacientes. Para esperar a Katie, McMurphy se quedó dormido y perdió la oportunidad de escapar.
Al amanecer del día siguiente, la señorita Ratched entró en la sala y se quedó atónita al descubrir que los platos del interior estaban desordenados y que todos los pacientes yacían en el suelo. Reprimió su ira, llamó a los médicos y enfermeras para que despertaran a la paciente, echó a Ruth y cerró los barrotes. Pronto, los médicos y enfermeras encontraron a Billy y Katie en la sala individual. La señorita Ratched de repente se puso furiosa y amenazó con contarle el escándalo a la madre de Billy. Ordenó a los médicos que enviaran a Billy a la sala de consulta y echó a Katie del hospital. McMurphy observó todo esto con dolor, soportando las miradas arrogantes de Ratched. Cuando Ratched se giró y caminó hacia la oficina, McMurphy de repente corrió hacia la ventana de hierro, sacó la llave escondida y abrió la ventana de hierro. El jefe le abrió la segunda ventana. Justo cuando McMurphy estaba a punto de salir por la ventana, el doctor Warren llegó a tiempo y derribó a McMurphy de un solo golpe. Mientras los dos peleaban, Ratched llamó al doctor Washington y sometió a McMurphy. En ese momento, se escuchó un grito estridente y Billy se cortó la garganta con fragmentos de vidrio y cayó en un charco de sangre.
McMurphy era como un león enfurecido en ese momento. De repente dio un paso adelante y estranguló el cuello de Ratched. Cuando Ratched estaba a punto de ser estrangulado hasta morir, Washington llegó y golpeó a McMurphy en la nuca, dejándolo inconsciente y Ratched le salvó la vida.
A los pocos días la calma volvió a la sala. McMurphy fue lobotomizado y se volvió idiota. Esa misma noche, el jefe indio se acercó a la cama de McMurphy y le presionó una almohada contra la cara con manos temblorosas hasta que murió asfixiado. Entonces el jefe luchó por levantar el muelle de cemento, caminó hacia la ventana de hierro, la arrojó con todas sus fuerzas y rompió la ventana. El jefe saltó por la ventana y corrió rápidamente hacia la jungla en la oscuridad.