Особую роль в развенчании нигилистических взглядов Е.Базарова играет в романе любовная линия «Базаров — Одинцова». Уже при первой встрече Базаров и Одинцова проявляют друг к другу интерес: Одинцовой хочется поговорить с человеком, который ни во что не верит, а Евгению нравятся ее плечи. Когда Базаров с Аркадием навещают женщину в гостинице, Анна Сергеевна появляется в простом утреннем платье. Освещенная весенним солнцем, она кажется моложе. Одинцова спокойна, у нее ясные глаза. И во всей этой простоте и спокойствии больше теплоты и гармонии, чем в неряшливых шелках, мехах и бархате Кукшиной. После смерти мужа Анна Сергеевна унаследовала великолепный дом и прекрасный сад с оранжереями. В гостях у Одинцовой Базаров ведет себя совсем иначе, чем у Кукшиной. Он говорит о медицине, гомеопатии и ботанике.
Базаров глубоко затаивает в себе возникшее чувство к Одинцовой. Когда та приглашает их с Аркадием в имение, он в ответ только краснеет, восхитительных отзывов об Одинцовой не разделяет, отмечая лишь ее богатое тело: «Хоть сейчас в анатомический театр».
В имении у Одинцовой везде царствует порядок. От самой хозяйки веет чистотой и свежестью. Сестра Анны Сергеевны Катя играет сонату-фантазию Моцарта. Аркадий незаметно для себя влюбляется в девушку. Тургенев подчеркивает тонкость Аркадия в восприятии музыки. Становится очевидным, что между Базаровым и Аркадием — большая разница. По возрасту они близки, но по менталитету Аркадий близок к старшим Кирсановым.
Пообщавшись с Одинцовой побольше, Базаров дает ей грубую, но объективную характеристику: «баба с мозгом». Анну Сергеевну же он тоже заинтересовал. Он кажется ей странным человеком.
В доме Одинцовой господствовал строгий размеренный уклад, обязательность исполнения которого раздражает демократически настроенного Базарова. Однако более глубокой причиной беспокойства Евгения было возникшее против его воли романтическое чувство к Анне Сергеевне: «В разговорах с Анной Сергеевной он еще больше прежнего высказывал cвое равнодушное презрение ко всему романтическому: а оставшись наедине, он с негодованием сознавал романтика в самом себе».
Это чувство все больше углубляется, когда Одинцова признается, что несчастлива и устала от жизни. Базаров отвечает, что все это потому, что она не может полюбить.
На следующий день Одинцова пытается продолжить разговор с Евгением о счастье: «Скажите, отчего, даже когда мы наслаждаемся, например, музыкой, хорошим вечером, разговором с симпатичными людьми, отчего все это кажется скорее намеком на какое-то безмерное, где-то существующее счастие, чем действительным счастием, то есть таким, которым мы сами обладаем?» В разговоре Одинцова пытается найти общие черты между ними, а Базаров говорит о разнице (в том числе и в социальном положении), но в конце признается в любви.
Одинцова сама проявляет к Базарову интерес, предлагая поспорить. Евгений в ответ утверждает, что у нее спокойный и холодный нрав, «а для спора нужно увлечение». С высокомерием он судит о свойствах человеческой породы: «Все люди друг на друга похожи как телом, так и душой; у каждого из нас мозг, селезенка, сердце. Легкие одинаково устроены; и так называемые нравственные качества одни и те же у всех: небольшие видоизменения ничего не значат. Достаточно одного человеческого экземпляра, чтобы судить обо всех других. Люди что деревья в лесу; ни один ботаник не станет заниматься каждою отдельною березой».
Однако в рассуждениях Базарова одновременно есть и тонкие, разумные мысли: «Мы приблизительно знаем, отчего происходят телесные недуги; а нравственные болезни происходят от дурного воспитания, от всяких пустяков, которыми сызмала набивают людские головы, от безобразного состояния общества, одним словом. Исправьте общество, и болезней не будет».
Особую роль в романе играет изображение семьи родителей Базарова. Это простые, добрые люди. Василий Иванович — отставной штаб-лекарь. Он постоянно вставляет в разговор латинские выражения и гордится, что щупал пульс у князя Витгенштейна и у Жуковского. Арина Власьевна — типичная русская дворянка. Она чувствительна, верит в порчу, приметы и гадания: «Арина Власьевна была очень добра и, по-своему, вовсе не глупа. Она знала, что есть на свете господа, которые должны приказывать, и простой народ, который должен служить, — а потому не гнушалась ни подобострастием, ни земными поклонами; но с подчиненными обходилась ласково и кротко, ни одного нищего не пропускала без подачки и никогда никого не осуждала, хотя и сплетничала подчас». С особой нежностью относится она к сыну, ласково называет его Енюшей.
Дед Базарова был военным, служил при Суворове и рассказывал о переходе через Альпы. А в гостиной у Базаровых висел портрет Суворова.
Пейзажных зарисовок в романе немного. Однако Тургенев не раз заставляет читателя почувствовать красоту русского пейзажа: «Настал полдень. Солнце жгло из-за тонкой завесы сплошных беловатых облаков. Все молчало, одни петухи задорно перекликались па деревне, возбуждая в каждом, кто их слышал, странное ощущение дремоты и скуки; да где-то высоко в верхушке деревьев звенел плаксивым призывом немолчный писк молодого ястребка». Символична пейзажная деталь — осина на краю ямы. В детстве Базарову она казалась талисманом. Аркадий, наблюдая за миром природы, замечает, как сухой кленовый лист оторвался и падает на землю. Его движения похожи на полет бабочки. «Самое печальное и мертвое — сходно с самым веселым и живым», — делает вывод Аркадий.
В романе много афористичных фраз, свидетельствующих о глубине философского восприятия мира: «Время (дело известное) летит иногда птицей. Иногда ползет червяком; но человеку бывает особенно хорошо тогда, когда он даже не замечает — скоро ли, тихо ли оно проходит». Философия демократически настроенной интеллигенции звучит из уст отца Базарова: «Теперь настало такое время, — да и слава богу! — что каждый должен собственными руками пропитание себе доставать, на других нечего надеяться: надо трудиться самому». Запоминается и фраза Аркадия: «Надо бы так устроить жизнь, чтобы каждое мгновение в ней было значительно». В уста Е. Базарова И.С. Тургенев вкладывает порой фразы странные и противоречивые, например: «настоящий человек об этом не должен заботиться; настоящий человек тот, о котором думать нечего, а которого надобно слушаться или ненавидеть». Данью нигилизму является суждение Базарова о том, что Аркадий говорит противоположное общее место».
Непримиримая борьба старого и нового в общественных воззрениях в романе широко отражена в спорах Павла Петровича и Базарова, один из которых заканчивается дуэлью. Не случайно в романе есть сцена, когда спорщики провоцируют драку и в лице друга Базаров видит нешуточную угрозу.
Самым нелепым сюжетным ходом в произведении является трагическая гибель Базарова от заражения крови. Повесть заканчивается описанием кладбища, где похоронен Евгений. Старики, поддерживая друг друга, приближаются к ограде и долго плачут. Печальный итог жизни каждого человека рисуется в финальной сцене романа в трагедийном аспекте: «Какое бы страстное, грешное, бунтующее сердце ни скрылось в могиле, цветы, растущие на ней, безмятежно глядят на нас своими невинными глазами: не об одном вечном спокойствии «равнодушной» природы; они говорят также о вечном примирении и о жизни бесконечной…».