Eleanor and Park speelt zich af in Omaha, Nebraska, in de loop van het schooljaar van de herfst van 1986 tot de zomer van 1987. Het boek is in de derde persoon, en het verhaal wisselt tussen Eleanor’s perspectief en Park’s perspectief. Eleanor Douglas is een tiende-klasser die net naar een nieuwe middelbare school is overgeplaatst. Eleanor onderscheidt zich van de rest van de leerlingen door haar uiterlijk, want ze is “groot en onhandig”, heeft krullend rood haar en draagt mannenkleren met ongebruikelijke accessoires. Niemand wil plaats voor haar maken in de bus, maar Park laat haar uiteindelijk naast hem zitten. Eleanor is buitengewoon slim en scherpzinnig, en blinkt vooral uit in Engelse les. Haar leven thuis is echter zeer onrustig. Eleanor, haar moeder, haar mishandelende en alcoholische stiefvader Richie en haar vier jongere broers en zussen leven in armoede. Alle kinderen moeten één slaapkamer delen, en ze kunnen zich geen telefoon veroorloven. Eleanor is net teruggekeerd naar haar huis nadat de kwaadaardige Richie haar er een jaar lang heeft uitgeschopt. Richie terroriseert de hele familie. Eleanor’s moeder wil een vredestichter zijn en doen alsof alles in orde is, ook al is Richie gewelddadig en mishandelend. Eleanor voelt zich thuis niet veilig.
Tiende-jaars Park Sheridan voelt zich ook een buitenstaander, hoewel de andere kinderen hem, in tegenstelling tot Eleanor, niet echt pesten. Hoewel hij al zijn hele leven in Omaha woont, voelt hij zich niet echt verbonden met de andere leerlingen op school. Hij is Aziatisch Amerikaans, wat erg zeldzaam is in Omaha, en hij houdt van muziek en stripboeken. Het thuisleven van Park is veel gastvrijer dan dat van Eleanor, aangezien zijn ouders een liefdevolle relatie hebben en ze een comfortabele levensstijl hebben. Toch heeft Park thuis te maken met spanningen, want zijn vader wil dat hij zich mannelijker opstelt, en Park heeft altijd het gevoel dat hij hem teleurstelt
Als Eleanor naast Park in de bus gaat zitten, zijn ze allebei nors en verbitterd over de situatie, vooral omdat ze allebei de onuitgesproken sociale code kennen dat als je eenmaal je busplaats hebt gekozen, je daar voor het hele jaar aan vastzit. Maar al snel verandert dit radicaal. Eleanor en Park beginnen in de loop van hun busritten langzaam een band te vormen. Eerst bouwen ze hun relatie stilletjes op door samen naar muziek te luisteren en stripboeken te lezen. Uiteindelijk groeit hun relatie, beginnen ze te praten, en worden hun busritten de beste delen van hun dagen. Wanneer ze eindelijk elkaars hand vasthouden, vliegen de vonken over. Park en Eleanor worden smoorverliefd op elkaar. Park vertelt Eleanor dat hij van haar houdt, en Eleanor uit haar genegenheid op allerlei manieren, maar ze zegt nooit dat ze ook van hem houdt.
Hoewel de relatie tussen Eleanor en Park opbloeit, gaan andere delen van hun leven niet zo goed. Eleanor wordt op school gepest, vooral in de kleedkamer van de gymzaal, waar de andere meisjes haar kastje met maandverband bedekken en haar kleren in het toilet doorspoelen. Park slaat Steve, een pestkop, in elkaar omdat hij Eleanor beschimpt. Eleanors leven thuis wordt ook steeds slechter. Als Eleanor op een nacht geweerschoten hoort, belt ze de politie, wat Richie kwader dan ooit maakt.
Park en Eleanor vertonen beiden enige mate van genderexpressie. Eleanor draagt graag mannenstropdassen en -overhemden. Parks moeder vindt het aanvankelijk moeilijk om Eleanor te accepteren, omdat Eleanor zich niets aantrekt van de traditioneel vrouwelijke schoonheidsnormen. Maar als Parks moeder zich realiseert welke ontberingen Eleanor heeft doorstaan, kan ze zich in haar verplaatsen en ziet ze in dat Eleanor goed is voor Park. Park ontdekt dat hij graag eyeliner draagt, wat zijn vader woedend maakt, want zijn vader wil dat hij er traditioneel mannelijker uitziet. Maar als Park voor Eleanor opkomt en zelfverzekerd wordt, accepteert Parks vader Park uiteindelijk zoals hij is.
De climax van het verhaal komt als Eleanor op een avond thuiskomt, net nadat zij en Park hebben gekust, en ontdekt dat Richie haar doos met privébezittingen heeft vernield, waaronder mixtapes die Park voor haar had gemaakt en make-up van Parks moeder. Richie laat een dreigbriefje achter voor Eleanor, waardoor Eleanor zich realiseert dat Richie dat jaar onzedelijke boodschappen heeft achtergelaten in haar studieboeken. Eleanor ontsnapt uit het huis. Twee van de grootste pestkoppen op school, Tina en Steve, helpen haar, ook al zijn ze nog nooit aardig tegen haar geweest, omdat ze zien dat Richie puur slecht is. Eleanor realiseert zich dat de enige persoon bij wie ze zou kunnen wonen haar oom in Minnesota is, en Park biedt onmiddellijk aan haar erheen te rijden. Eleanor en Park hebben een erg bitterzoete reis, omdat ze weten dat het wel eens de laatste keer kan zijn dat ze elkaar voor een lange tijd zien. Nadat ze uit elkaar zijn gegaan, probeert Park brieven en pakjes naar Eleanor te sturen, maar ze is te overstuur om ze zelf open te maken, en ze antwoordt nooit. Uiteindelijk stopt Park met communiceren en probeert verder te gaan. Helemaal aan het eind van de roman schrijft Eleanor Park eindelijk een ansichtkaart die slechts drie woorden bevat. Deze woorden worden niet aan de lezer onthuld.