《沙丘》的故事骨架很老套，一个沙漠版的王子复仇记。小说描写了一位超级英雄，保罗.厄崔迪，我们的主人公。从一个15岁小男孩，历经家族被陷害、母子被追杀、亡命沙海、客居异族部落等各种艰难困苦，经受了九九八十一道劫难，最终成长人弗雷曼人的神，带领当地族人复仇的故事。
全篇分为三卷，分别是沙丘，穆阿迪布和先知。
第一卷
作者将背景设置在一个被称作厄拉科斯的星球，到处是沙漠、极度缺水但是富含珍贵的香料。故事的开篇--沙丘，却是从并不缺水的两个星球展开：主人公保罗.厄崔迪的出生地--卡拉丹，以及大反派哈克南家族的聚集地--杰第主星。
在卡拉丹，保罗的母亲杰西卡，一位贝尼.杰瑟里特，让同为贝尼.杰瑟里特的圣母老妪、皇帝的真言师盖乌斯.海伦为她的儿子做了戈姆刺筛选测试。通过测试后，老妪认为保罗可能就是她们要寻找的魁萨茨.哈德拉克。在搬离卡拉丹之前，保罗分别和他的老师兼伙伴哥尼.哈莱克，一位喜欢弹巴厘琴的剑客，学习了剑术；和他家族的岳医生谈到了厄拉科斯的弗雷曼人、沙虫等各种奇闻；和他的父亲--公爵雷拖，谈到了敌对力量和厄拉科斯的危险。
而在杰第主星，肥胖而阴险的弗拉基米尔.哈克南男爵和他的侄子菲得.罗萨以及他们的门泰特彼得，展开了一场机密谈话。谈话的内容围绕着针对厄崔迪的阴谋、哈克南和皇帝的秘密约定、以及背叛者岳医生。
随着雷拖公爵携家带口搬到厄拉科斯星球的厄拉奇恩城，正反派第一次交锋的大幕徐徐拉开。保罗在新家差点被暗杀，弗雷曼首领斯蒂尔格以吐口水的独特方式和雷拖公爵建立契约，皇家生态科学家凯恩斯在见证了公爵以人为本的作风后转变了自己的立场，门泰克杜菲.哈瓦特认为杰西卡是背叛者并在酒后与她发生了激烈的争吵。接下来冲突急剧升级，特洛伊木马岳医生洞开城门，皇帝秘密派出的萨多卡军队与哈克南人联手消灭了雷拖公爵。岳医生想杀死哈克南男爵为他的妻子报仇，通过牙齿放毒气的手段将雷拖公爵做成了一个木马，但是岳医生的计策没有成功，只杀死了男爵的门泰特彼得。最后保罗和杰西卡乘坐着岳医生准备的扑翼飞机逃出厄拉奇恩城，并深深地埋下了复仇的种子。
虽然第一卷出现了大量的人物、头衔、术语，但是核心很简单：保罗是天选之人，沙丘就是他的应许之地。他有预知能力(贝尼.杰瑟里特)，能够做精准的计算(门泰特)，武力虽然还算不上过人，但是潜力巨大。在拥有上帝视角的贝尼.杰瑟里特护使团的运作下，关于保罗的传说早已在弗雷曼人中间广泛传颂，他将被称为穆阿迪布。而反派在成功地消灭了老公爵后，留下孤儿寡母浪迹沙海，也间接地开启了保罗封圣之路。
第二卷
第二卷开头交代了主角和反派的关系-杰西卡是哈克南男爵的私生女，而保罗是男爵的外孙。他们在沙海中躲藏父亲和外公的追杀，一切只是为了明日的生活，幸运的是厄崔迪的家臣艾达荷找到并将他们带到了弗雷曼人的地堡。在地堡中，保罗许诺给厄拉科斯一个美好的未来、到处都有水，最终成功说服了凯恩斯--那位被弗雷曼人奉为神祗并且立场本已动摇的帝国生态科学家。凯恩斯帮助年轻的公爵逃离到大漠的深处，但是自己被哈克南人俘虏并最终死在沙漠中。保罗借着沙漠风暴的掩护远走，让哈克南人误认为他们母子已经死于非命。
厄崔迪的家臣们被哈克南和皇帝的大军冲散，命运迥异。哈瓦特被服，但是男爵考虑其门泰特的计算能力，将他收为己用。艾达荷战死。哥尼.哈莱克先藏身于弗雷曼人中间，后来听说保罗已死的消息后，效忠于和哈克南有杀父之仇的走私徒图克。
而哈克南男爵在消灭厄崔迪的势力后，让他的侄子拉班接手厄拉科斯并加紧搜刮以便偿还军费。男爵计划让他的另一个侄子菲得.罗萨继承自己的爵位并最终成为皇帝，罗萨在竞技场的表现也为他在杰第主星赢得了足够的声望。
保罗和杰西卡在沙漠中避开了沙虫但是遇到了弗雷曼人首领斯蒂尔格。斯蒂尔格收留了母子，一方面因为他们有高超的格斗术，另一方面因为沙漠中的传说：一位贝尼.杰瑟里特和她的子嗣将掌握弗雷曼人未来的钥匙。在与斯蒂尔格部族一起生活的过程中，保罗的身份逐渐从公爵之子转变为穆阿迪布。他要坚决阻止由母亲的姐妹会一手促成的圣战；他遵从弗雷曼人的习俗：决斗杀人，处理死者的水，接收了失败者的家眷；他与未来的“妻子”、凯恩斯的女儿契尼走在一起。最后，杰西卡成为弗雷曼部落的圣母，保罗成为李桑.阿尔-盖布，即弗雷曼人的领袖。
第二卷的主题讲述了保罗的成长，凭借自己的预测能力、格斗技术，在贝尼.杰瑟里特护使团散播传说的煽动下，保罗完成了厄崔迪少年公爵到弗雷曼人领袖的身份转变。本卷有大量在沙漠中生活的描写，在极度缺水的环境下，弗雷曼人发展出独特的文化和科技，他们的日常生活方式、对逝者的态度、对眼泪的珍视，全部都是围绕着水。第二卷借助凯恩斯死前与父亲的隔空对话写出了：不要让你的人民落进英雄的手里，再没有比这更可怕的灾难了。
第三卷
第三卷自哈克南自相残害开始，侄子要暗杀叔叔未果，最终双方达成协议：罗萨未来继位，不伤害男爵。随着保罗成功骑上并驯服沙虫，他在部落中的声望越来越高，按照弗雷曼的习俗，他和斯蒂尔格决斗的时刻也越来越近了。但是保罗以部落利益至上为理由拒绝自相残杀，并在大会上成功让斯蒂尔格效忠于自己。契尼把保罗从中毒中解救出来，保罗看到了未来，皇帝和宇航公会联合出征厄拉科斯，他复仇的机会来了。
保罗带领着弗雷曼人，用核弹攻击厄拉奇恩的屏蔽场，并借助一场史无前例的沙尘暴彻底摧毁的帝国的舰队，哈克南男爵、拉班都死于非命。在与皇帝面对面对峙中，保罗为家族的门泰特杜菲.哈瓦特送终，与菲得.罗萨一对一决斗并手刃对手。最终保罗抢下了皇位，伊勒琅公主成为了皇后，但是只享有空名，契尼才是真正的妻子。
第三卷的重点是保罗从领袖变为先知、圣人、神，并带领弗雷曼人完成了复仇登上了皇位。保罗在成为弗雷曼人的神后，曾经的朋友都变成了信徒，他倍感孤独。
