Eleanor et Park se déroule à Omaha, dans le Nebraska, au cours de l’année scolaire allant de l’automne 1986 à l’été 1987. Le livre est à la troisième personne, et la narration alterne entre le point de vue d’Eleanor et celui de Park. Eleanor Douglas est une élève de seconde qui vient d’être transférée dans un nouveau lycée. Eleanor se distingue des autres élèves par son apparence, car elle est « grande et maladroite », a des cheveux roux bouclés et porte des vêtements d’homme avec des accessoires inhabituels. Personne ne veut lui faire de place dans le bus, mais Park finit par la laisser s’asseoir à côté de lui. Eleanor est extrêmement intelligente et vive, elle excelle notamment en cours d’anglais. Sa vie familiale, cependant, est profondément troublée. Eleanor, sa mère, son beau-père Richie, alcoolique et violent, et ses quatre jeunes frères et sœurs vivent dans la pauvreté. Tous les enfants doivent partager une seule chambre et ils n’ont pas les moyens d’acheter un téléphone. Eleanor vient de rentrer chez elle après que le méchant Richie l’ait mise à la porte pendant un an. Richie terrorise toute la famille. La mère d’Eleanor veut jouer les pacificatrices et faire semblant que tout va bien, même si Richie est violent et abusif. Eleanor ne se sent pas en sécurité chez elle.
Camarade de dixième année Park Sheridan se sent lui aussi comme un étranger, même si, contrairement à Eleanor, les autres enfants ne se moquent pas vraiment de lui. Même s’il a vécu toute sa vie à Omaha, il ne ressent pas de lien profond avec les autres élèves de l’école. Il est américain d’origine asiatique, ce qui est très rare à Omaha, et il aime la musique et les bandes dessinées. La vie familiale de Park est beaucoup plus accueillante que celle d’Eleanor, car ses parents entretiennent une relation amoureuse et ont un mode de vie confortable. Cependant, Park fait face à des tensions à la maison, car son père veut qu’il soit plus masculin, et Park a toujours l’impression de le laisser tomber
Lorsqu’Eleanor s’assoit dans le bus à côté de Park, ils sont tous les deux maussades et rancuniers de la situation, d’autant plus qu’ils connaissent tous les deux le code social tacite selon lequel une fois que vous avez choisi votre siège de bus, vous y êtes enfermé pour l’année. Mais bientôt, la situation change radicalement. Eleanor et Park commencent lentement à créer un lien au cours de leurs trajets en bus. Ils construisent d’abord leur relation en silence en écoutant de la musique et en lisant des bandes dessinées ensemble. Finalement, leur relation se développe, ils commencent à parler, et leurs trajets en bus deviennent les meilleurs moments de leurs journées. Lorsqu’ils se tiennent enfin la main, les étincelles jaillissent. Park et Eleanor s’éprennent l’un de l’autre. Park dit à Eleanor qu’il l’aime, et Eleanor exprime son affection de nombreuses façons, mais elle ne dit jamais qu’elle l’aime en retour.
Bien que la relation d’Eleanor et de Park s’épanouisse, d’autres parties de leur vie ne vont pas aussi bien. Eleanor est victime d’intimidation à l’école, notamment dans le vestiaire du gymnase, où les autres filles recouvrent son casier de serviettes hygiéniques et jettent ses vêtements dans les toilettes. Park bat Steve, une brute, pour avoir mené des railleries contre Eleanor. La vie familiale d’Eleanor se dégrade également de plus en plus. Quand Eleanor entend des coups de feu une nuit, elle appelle la police, ce qui rend Richie plus furieux que jamais.
Park et Eleanor affichent tous deux une certaine gamme d’expression de genre. Eleanor aime porter des cravates et des chemises d’hommes. La mère de Park a du mal à accepter Eleanor au début, parce qu’Eleanor ne se soucie pas des normes de beauté traditionnellement féminines. Mais lorsque la mère de Park se rend compte des difficultés qu’Eleanor a traversées, elle peut s’identifier à elle et elle voit qu’Eleanor est bonne pour Park. Park découvre qu’il aime porter de l’eyeliner, ce qui rend son père furieux, car celui-ci veut qu’il soit plus traditionnellement masculin. Cependant, lorsque Park défend Eleanor et s’affirme en tant que personne confiante, le père de Park finit par accepter Park tel qu’il est.
Le point culminant de l’histoire survient lorsqu’Eleanor rentre chez elle un soir, juste après qu’elle et Park se soient embrassés, pour découvrir que Richie a détruit sa boîte de biens privés, qui comprend des mix-tapes que Park lui avait faites et du maquillage de la mère de Park. Richie laisse à Eleanor un mot menaçant, ce qui fait comprendre à Eleanor que c’est Richie qui a laissé des messages obscènes sur ses manuels scolaires cette année-là. Eleanor s’échappe de la maison. Deux des plus grosses brutes de l’école, Tina et Steve, l’aident à s’en sortir, même s’ils n’ont jamais été gentils avec elle auparavant, car ils savent que Richie est le mal absolu. Eleanor réalise que la seule personne avec laquelle elle pourrait vivre est son oncle dans le Minnesota, et Park propose immédiatement de l’y conduire. Eleanor et Park font un voyage très doux-amer, car ils savent que c’est peut-être la dernière fois qu’ils se voient avant longtemps. Après leur séparation, Park essaie d’envoyer des lettres et des colis à Eleanor, mais elle est trop bouleversée pour se permettre de les ouvrir et ne répond jamais. Finalement, Park, le cœur brisé, cesse de communiquer avec elle et tente d’aller de l’avant. À la toute fin du roman, Eleanor écrit finalement à Park une carte postale qui ne contient que trois mots. Ces mots ne sont pas divulgués au lecteur.