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En síntesis, la trama es la siguiente: en las noches de un futuro cercano, el protagonista, Alex, y sus tres drugos (amigos) se dedican a realizar actos violentos por puro placer. Asistimos a una sucesión de robos, violaciones, y sobre todo, golpizas propinadas a ancianos indefensos, bajo la influencia de estimulantes que se ingieren en la leche (¡!). Una noche, ingresan a la casa de un intelectual que está escribiendo un libro llamado LA NARANJA MECÁNICA. Golpean al pobre escritor, y después violan a su esposa. Algunas noches después, Alex es capturado luego de asaltar una casa, y es enviado a prisión por haber matado a la dueña de la misma (es su primer asesinato) A estas alturas de la novela, nos enteramos de dos cosas: que Alex gusta de la música clásica (le encanta Beethoven), y que solo tiene 15 años. Es sometido a una terapia especial de aversión (el método Ludovico), la cual consiste en hacerle observar películas con escenas de violencia en todas sus formas (violaciones, torturas, mutilaciones... que por cierto Alex conoce muy bien), bajo los efectos de una droga que lo hace sentirse enfermo. En la parte final del tratamiento, se le hace oír música clásica, en especial, a Beethoven. Como resultado, cada vez que Alex desea cometer un acto violento (incluso en defensa propia), o escucha música, se siente enfermo, lleno de náuseas, completamente inutilizado. Su organismo asocia la violencia con malestar. Uno de los científicos responsables del tratamiento lo describe en estos términos: Nuestro sujeto se siente impulsado hacia el bien porque paradójicamente se siente impulsado hacia el mal. La intención de recurrir a la violencia aparece acompañada por hondos sentimientos de incomodidad física. Para aliviarlos, el sujeto tiene que pasar a una actitud diametralmente opuesta. Incapaz de agredir siquiera a una mosca (como lo gráfica el mismo en una de las páginas más hilarantes de la novela), es puesto en libertad, para encontrar un mundo donde sufre agresión tras agresión, siendo incapaz de defenderse.
Se ha convertido en una naranja mecánica, un hombre programado. Su caso es utilizado por activistas opositores al sistema (entre los que se encuentra el escritor a cuya mujer Alex violó, y que posteriormente murió) Con la finalidad de conseguir la abolición del condicionamiento forzoso aplicado a los delincuentes, los activistas inducen a Alex al suicidio haciéndolo oír la música que antes le causaba tanto placer, demostrando así los efectos negativos del tratamiento. Tras una caída desde la ventana de un edificio, y debido al escándalo (ahora Alex es una víctima del sistema), el gobierno decide devolver al reformado joven a la normalidad. Así, tras un nuevo tratamiento, Alex vuelve a ser el joven malchico violento, lascivo y amante de la música clásica que conocemos. La película y el capítulo vigésimo del libro terminan de la misma forma, con Alex diciendo Si. Yo ya estaba curado.