هر سه برادر در جوانی نزد پدر بازگشتند. دیمیتری بر سر ارثیه بر جا مانده از مادرش، با فیودور مرافعه داشت و حتی برگزاری جلسه حل اختلاف در محضر پدر زوسیما، پیر صومعه، نیز به حل مشکل کمکی نکرد. فیودور و دیمیتری هر دو دل به دختری به نام گروشنکا باخته بودند. دیمیتری برای رسیدن به گروشنکا دست از نامزدش، کاترینا شسته بود و فیودور هم یک بسته سه هزار روبلی آماده کرده بود تا در صورتی که به دیدنش بیاید، به او هدیه بدهد. دیمیتری سه هزار روبلی را که کاترینا به او سپرده بود تا به مسکو حواله کند، در یک روز خرج کرد تا دل گروشنکا را به دست آوَرَد. اما از این بابت احساس گناه می‌کرد. دیمیتری تلاش می‌کرد به هر طریق ممکن، سه هزار روبل به دست آورد و به کاترینا برگرداند. یک بار برادرش آلیوشا را مامور کرد که نزد پدرشان برود و از او سه هزار روبل مطالبه کند؛ چون معتقد بود فیودور اخلاقاً به او بدهکار است، اما تقریباً بلافاصله منصرف شد. دیمیتری که به دلیل اختلافش با فیودور در خانه دیگری سکنی گزیده بود، شب‌ها نزدیکی خانه فیودور کشیک می‌کشید تا مبادا گروشنکا به دیدن پدرش برود. حتی یک بار به خیال این که گروشنکا به آنجا رفته‌است، با عصبانیت وارد خانه شد و فیودور را به سختی کتک زد.

اسمردیاکف، دیگر خدمتکار خانه، که از بچگی تحت سرپرستی گریگوری بزرگ شده بود و گفته می‌شد فرزند نامشروع فیودور است، اما خود فیودور این شایعه را تایید یا تکذیب نکرده بود. فیودور از ترس دیمیتری شب‌ها درِ اتاقش را قفل می‌کرد و تنها به اسمردیاکف آموخته بود که اگر گروشنکا آمد چگونه به‌طور رمزی در بزند تا او در را باز کند. اسمردیاکف (ظاهراً از ترس) این رمز را به دیمیتری لو داده بود. او پیش‌بینی می‌کرد اتفاق‌های ناگواری در حال وقوع است و به همین جهت طی گفتگویی با ایوان، او را ترغیب کرد که فردا به شهر دیگری برود و گفت که خودش هم به دلیل بیماری مزمنی که دارد، احتمالا فردا غش خواهد کرد و برای چند روز در بستر خواهد ماند. ایوان فردای آن روز به مسکو رفت و گروشنکا هم پیامی از نامزد سابق خود دریافت کرد و بی‌خبر به نزد او در یک مسافرخانه در حوالی شهر رفت؛ همان مسافرخانه‌ای که قبلاً دیمیتری در آنجا سه هزار روبل برایش خرج کرده بود.

شب که شد، دیمیتری با مراجعه به خانه گروشنکا، نشانی از او نیافت و با این خیال که نزد پدرش رفته‌است، با عصبانیت راهی خانه فیودور شد و از لای بوته‌ها به پنجره اتاق فیودور نگاه کرد تا ببیند گروشنکا آنجاست یا نه. حتی ضربه رمزی را به پنجره زد تا واکنش فیودور را ببیند و اطمینان پیدا کند که گروشنکا آنجا نیست. در همین هنگام، گریگوری از خواب بیدار شد و با دیدن دیمیتری، با او درگیر شد. دیمیتری او را مضروب کرد، با وضعی آشفته و لباس‌های خونین به خانه گروشنکا برگشت، مستخدم را مجبور کرد به او بگوید گروشنکا کجاست و او بلافاصله عازم اقامتگاه گروشنکا شد. او تصور می‌کرد گریگوری در درگیری با او کشته شده‌است و به همین دلیل قصد داشت نزد گروشنکا برود، دل او را به دست آورد و سپس خودکشی کند اما پلیس، قبل از این که او فرصت خودکشی پیدا کند، او را به اتهام قتل فیودور بازداشت کرد. در جریان برگزاری دادگاه، او قتل پدر و دزدیدن سه هزار روبلی را که فیودور برای گروشنکا آماده کرده بود، انکار کرد. ایوان با مراجعه به اسمردیاکف دریافت که قاتل پدرش اسمردیاکف بوده‌است. او حتی سه هزار روبل دزدیده شده را از اسمردیاکف پس گرفت اما قبل از این که بتواند اعترافی رسمی از او بگیرد، اسمردیاکف خودکشی کرد. اسمردیاکف معتقد بود که ایوان با عزیمت به مسکو، به صورت غیرمستقیم به او دستور داده بود که پدرش را بکشد و این مسئله ایوان را با عذاب وجدان مواجه کرد؛ به‌طوری که در دادگاه سعی کرد اعتراف کند قاتل، خودش بوده است اما به دلیل تب مغزی نتوانست شهادت خود را کامل کند و از حال رفت. دیمیتری در دادگاه به تبعید به سیبری محکوم شد و برادرانش، ایوان و الکسی، در صدد فراری دادن او و گروشنکا به آمریکا برآمدند.

داستایفسکی برای نوشتن این رمان وقت و انرژی زیادی صرف کرد تا بتواند ارج و شهرت سابق خود به عنوان یک نویسنده را دوباره به دست آورد؛ چنان‌که در نامه‌ای به تاریخ ۱۳ اوت ۱۸۷۹ به آنا، همسرش نوشت: «این روزها، بارِ کارامازوف‌ها بر دوشم سنگینی می‌کند. باید تمامش کنم. همچون جواهرساز، استادانه صیقلش دهم. اما کاری است به غایت دشوار و خطیر و نیروی زیادی از من طلب می‌کند.»

مرحوم داریوش مهرجویی در کتاب روشنفکران رذل و مفتش بزرگ می‌گوید داستایوفسکی در کتاب برادران کارامازوف دستگاه خلقت را بازسازی کرده‌است و در جایگاه انسان-خدا، کائنات را در دادگاه به محاکمه می‌‌کشد. فرشتگان و شیطان‌ها در هیئت انسان (آلیوشا، ایوان، دیمیتری، اسمردیاکف، گروشنکا، کاترینا و دیگران) و نیز خود آفریننده (داستایفسکی) در جایگاه متهمان قرار می‌گیرند تا بتوان دریافت سرمنشأ حق‌کشی‌ها و نابسامانی‌ها و آدم‌کشی‌ها کجاست. وی معتقد است که اگر از دور به کتاب بنگریم، داستانی خواهیم یافت با این پرسش که «چه کسی پدر را کشت؟» اما اگر موشکافانه‌تر بنگریم، پرسش اصلی کتاب این است که: «چه کسی خدا را کشت؟» و پاسخ این است که همه انسان‌ها در کشتن خدا نقش داشته‌اند. حتی آلیوشا که راه ایمان به خدا را در پیش گرفته‌است، باز هم از جنس «کارامازوف»هاست و او هم دچار شک و تزلزل می‌شود

داستایفسکی در برادران کارامازوف، به موضوعات الهیاتی و فلسفی مورد علاقه‌اش پرداخته‌است؛ سرمنشأ شر، طبیعت آزادی و گرایش به ایمان. سیمونز ریاضی دان مشهور اندیشه محوری رمان را «جستجوی خدا» و «جستجوی ایمان» می‌داند که در سرتاسر اثر جریان دارد. سیمونز معتقد است که داستایفسکی تمام معنایی را که زندگی برای او داشت، در شخصیت‌های این رمان منعکس کرده‌است

استاد کریم مجتهدی معتقد است که داستان برادران کارامازوف، نسبت به نخستین رمان بلند داستایفسکی، یعنی جنایت و مکافات، از انسجام کمتری برخوردار است. در مقابل، نقطه قوت آن را شخصیت‌پردازی و تحلیل‌های عمیق روان‌شناسی عنوان می‌کند. اوژن‌ملکیور دووگوئه، منتقد فرانسوی قرن هجدهم، گفتگوهای طولانی شخصیت‌های رمان را خودنمایی انبوهی از چهره‌های مبهم و پرحرفی می‌داند که دائماً در روح دیگران حفاری می‌کنند.

مرحوم استاد سعید نفیسی در کتاب ادبیات روسی می نویسد در آثار داستایفسکی، از جمله برادران کارامازوف، مناظر طبیعی کم است و رویدادها در شهرها و خانه‌ها و اتاق‌ها اتفاق می‌افتند و نویسنده نیز در توصیف آنها زحمت چندانی به خود نمی‌دهد. در مقابل، آنچه برای داستایفسکی اهمیت دارد، روح شخصیت‌های داستان است که حتی وقتی ارتباطی به پیشبرد روایت داستان ندارد، موبه‌مو و دقیق توصیف می‌شود و نویسنده گام‌به‌گام با آنها همراهی می‌کند.

به عقیده میخائیل باختین، داستایفسکی در برادران کارامازوف از قواعد سنتی رمان و از چارچوب روایت خارج می‌شود و لحن تذکره‌های قدیسان را به خود می‌گیرد؛ به این دلیل که تمرکزش بر «امکان بازنمایی تجربه دینی» است.

داستایفسکی در این کتاب، علاوه بر روایت کردن داستان، سیری از تحول افکارش را نیز ارائه کرده‌است؛ تقابل دو نسل متوالی از پدران و پسران که در جوان خام به آن پرداخته بود، تقابل میان معتقدان و منکران دین که در جن‌زدگان مورد بحث بود و بحث‌ها و تقابل‌های میان دو رقیب عشقی که در ابله منعکس شده بود، همه از نو در این کتاب سوژه داستایفسکی قرار گرفتند و او نگاهی دوباره و با نگاه و شیوه‌ای جدیدتر به این موضوعات پرداخت.

رابرت بِرد برادران کارامازوف را مهم‌ترین عرضه‌داشتِ کیش ارتودکس به جهانیان و حتی خود روسیه شمرده‌است که از پویش داستایفسکی در باب فرهنگ دینی روسیه حاصل شده‌است. برد معتقد است که محوریت این اثر، مشروعیت بخشیدن به نهاد «پیر دیر» در کلیسای ارتودکس بود تا بتواند وجهه عمومی این مذهب را در روسیه و سراسر دنیا بهبود بخشد. داستایفسکی پیر دیر را شخصیتی می‌دانست که می‌توانست به مسیحیت ارتودکس نفس تازه‌ای بدهد و آن را از «فلجی» که «سال‌هاست گریبانگیرش شده‌است» برهاند. به همین جهت شخصیت پدر زوسیما در داستان به عنوان پیر دیر معرفی می‌شود و داستایفسکی در توصیف جایگاه او می‌نویسد: «پیر دیر کسی است که جان و اراده مرید را به جان و اراده خود پیوند می‌زند. شخص سالک، پس از انتخاب، از اراده خودش چشم می‌پوشد و تسلیم او می‌کند، در تسلیم و وارستگی کامل.

نویسنده بریتانیایی سامرست موآم این کتاب را در فهرست ده رمان برتر جهان قرار داده است. مهرجویی از این کتاب با عنوان مهمترین اثر داستایفسکی و یکی از برجسته‌ترین آثار ادبی جهان یاد می‌کند که برآیندی از همه تفکرات، ایده‌ها و شخصیت‌های رمان‌های قبلی را در خود جمع کرده‌است. او دیالوگ آلیوشا و ایوان در کافه را «جلوه راستین اندیشه داستایفسکی» می‌داند. در این فصل از کتاب، یکی از دو برادر از لزوم کشتن مسیح و دروغی که او و بشریت را فراگرفته‌است، حرف می‌زند و دیگری از نجات روح و رستگاری در اثر ایمان به مسیح. سول مورسون نیز معتقد است این فصل از کتاب (عصیان) به همراه دو فصل «مفتش اعظم» و «شیطان؛ بختک ایوان فیودورویچ» را می‌توان در زمره درخشان‌ترین صفحات ادبی جهان برشمرد. شیطانی که به دیدار ایوان می‌آید نه بزرگ است و نه اهریمنی؛ بلکه کوچک و مبتذل است و نمادی است از پیش پا افتاده بودن شر در جهان. به گفته مورسون، تصویر شیطان کوچک، تاثیر زیادی بر اندیشه و ادبیات قرن بیستم داشته‌است. نفیسی نیز عالی‌ترین صفحات خلق‌شده در ادبیات روسیه را در همین کتاب دانسته‌است.

به گفته ویکتور تراس، نویسنده کتاب تاریخ ادبیات روس، برادران کارامازوف وجوه متناظری با آثار شکسپیر دارد که خود داستایفسکی به آن واقف بود؛ چنان‌که در این رمان از شخصیت‌های آثار شکسپیر مانند اوفلیا، اتلو و هملت نام برده شده‌است. داستایفسکی منتقد سرسخت ولتر بود و شخصیت‌های مختلف این رمان نیز به ولتر اشاراتی دارند؛ چنان‌که فیودور کارامازوف در داستان مضحکی، به او اشاره دارد. تراس این اشارات غیرمستقیم را واکنش داستایفسکی به نهضت روشنگری می‌داند. همچنین دیدگاه ایوان با ولتر همدلانه است.

نویسنده مورد علاقه داستایفسکی که به نظر می‌رسد الهام‌بخش او در این رمان بوده، ویکتور هوگو است. جولیان کانلی ، شخصیت پدر زوسیما را برگرفته از شخصیت اسقف میربل در بینوایان و داستان «مفتش اعظم» را شبیه به آخرین روز یک محکوم می‌داند. به گفته رابین میلر، داستایفسکی گزاره‌های اخلاقی روسو و بالزاک را گرفته و به آنها ماهیتی متافیزیکی داده ‌است. به گفته تراس، داستایفسکی شخصیت فیودور را از یک شخصیت لوده سال‌خورده در نمایش‌نامه راهزنان شیلر اقتباس کرده‌است.

در مورد تاثیر پذیری داستایوفسکی از دیگران در نوشتن رمان برادران کارامازوف به گفته منتقدین کتاب در روایت «مفتش اعظم» از قول مفتش توصیه‌هایی از قبیل «دست‌شُستن از آزادی و رها شدن از بار مسئولیت و گناه» ارائه شده که پیش از داستایوفسکی در نمایش‌نامه دن کارلوس شیلر نوشته شده‌است. در بین نویسندگان روس، تاثیر پوشکین و گوگول بر داستایفسکی قابل ملاحظه است. علاوه بر این‌ها، تاثیر کتاب مقدس و تلاش داستایفسکی برای ترجمه آموزه‌های آن قابل توجه بوده است.

در رمان برادران کارامازوف شخصیت‌های اصلی داستان، پنج نفرند؛ فیودور پاولوویچ کارامازوف و چهار فرزندش: دیمیتری، ایوان، آلیوشا و اسمردیاکف (که فرزند نامشروع فیودور است). بر اساس آنچه سول مورسون، نویسنده مدخل فیودور داستایفسکی در دانشنامه بریتانیکا نوشته‌است، از بین شخصیت‌های داستان، راوی در تلاش است که آلیوشا را یک قهرمان نشان بدهد اما بیشتر خوانندگان، به شخصیت ایوان علاقه‌مند می‌شوند. دراین باره امیر نصری، استاد ادبیات دانشگاه، می‌گوید که دیمیتری، ایوان و آلیوشا، هر سه محل توجه رمانند اما هیچ‌یک از آنان محوریت ندارد. هر یک از چهار برادر، وجهی از شخصیت پدر را بیان می‌کنند.

نخستین ترجمه فارسی از کتاب برادران کارامازوف را مشفق همدانی در سال ۱۳۳۵ از روی ترجمه فرانسوی رمان انجام داد. سه ترجمه مشهور دیگر به فارسی را صالح حسینی، پرویز شهدی و احد علیقلیان انجام داده‌اند. همچنین ترجمه‌های دیگری نیز به فارسی منتشر شده‌است. اما تا کنون هیچ‌یک از ترجمه‌های فارسی برادران کارامازوف مستقیماً از نسخه روسی برگردانده نشده‌اند.

داستایفسکی را اوژن‌ملکیور دووگوئه، منتقد فرانسوی در دهه ۱۸۸۰ میلادی به اروپای غربی و فرانسه معرفی کرد. او داستایفسکی را در مقالات خود، قهرمانی آگاه به زوایای روان‌شناختی فقرا معرفی کرد که قصد داشت به یکه‌تازی طبیعت‌گرایی امیل زولا در ادبیات خاتمه دهد. در سال ۱۸۸۸ بنگاه انتشاراتی پلون فرانسه، نخستین ترجمه فرانسوی برادران کارامازوف را با عنوان «Les frères Karamazov» منتشر کرد. این ترجمه را ایلیا هالپرین-کامینسکی (مهاجر روسی‌الاصل) به اتفاق شارل موریس (شاعر نمادگرای فرانسوی) انجام دادند که با موفقیت تجاری نیز همراه شد

در معرفی این کتاب نوشته اند « داستایفسکی برای نوشتن این کتاب در مورد جنبه‌های حقوقی قتل تحقیق کرد و از مشاوره‌های پزشکی برای ترسیم بیماری ایوان کمک گرفت. او همچنین اخبار مربوط به کودکان در جراید را پی گرفت. این داستان، نخستین بار در سال‌های ۱۸۷۹ و ۱۹۸۰ به صورت پاورقی در نشریه پیام‌آور روسی منتشر شد. بنا بر گزارش رابرت بِرد، داستایفسکی قصد داشت این کتاب را به همسرش، آنا، تقدیم کند اما با درگذشت فرزندشان در سال ۱۸۷۸، موجی از ناامیدی بر او چیره شد.»

قرار بود این کتاب پنج قسمت داشته باشد و به عنوان زندگی یک گناهکار بزرگ درآید. جنگ و صلح تولستوی تازه بیرون آمده بود و داستایفسکی مصمم بود با او رقابت کند. داستایفسکی آن پنج قسمت را به دو قسمت تقسیم کرد اما تنها توانست قسمت اول را تمام کند که خود، چهار جلد است. یادداشت‌های داستایفسکی نشان می‌دهد که شخصیت آلیوشا، پیش از سایر شخصیت‌ها در ذهن داستایفسکی شکل گرفته‌ بود و او بنا داشت در بخش دوم کتاب (که نوشته نشد)، سیر و سلوک روحانی آلیوشا را تکمیل کند. به نظر سیمونز، داستایفسکی قصد داشت در ادامه داستان، آلیوشا را در گذر از برزخ زندگی نوین به ورطه گناه بکشاند و در عین حال توش و توان دست و پنجه نرم کردن با شیطان را نیز به او اعطا نماید.

داستایفسکی از سال ۱۸۷۰، که چند ماهی در شهر درسدن آلمان اقامت داشت، طرح این کتاب را در ذهن خودش ریخته بود. او در نامه‌ای به سال ۱۸۷۰ نوشت: «اندیشه نوشتن این رمان از سه ماه پیش تاکنون در من موجود است.» و در نامه دیگری در همان سال تصریح کرد: «مسئله اصلی که در همه بخش‌های این کتاب دنبال خواهد شد، همان مسئله‌ای است که من در سراسر زندگی، آگاهانه یا ناآگاهانه، از آن رنج برده‌ام و آن وجود خداست.»