Прошло два года. Сорину уже шестьдесят два, он очень болен, но по-прежнему полон жажды жизни. Медведенко и Маша давно поженились, у них есть ребёнок, но ни счастья, ни даже простого благополучия в их браке нет: Маша по-прежнему любит Константина и бо́льшую часть времени проводит в имении Сорина, забывая и о муже, и о ребёнке. Константин по-прежнему занят литературным творчеством, пьес он больше не пишет, но его прозу публикуют в столичных журналах. Он рассказывает Дорну о том, что случилось с Ниной после отъезда в Москву: от связи с Тригориным у неё родился ребёнок, но вскоре умер; Тригорин её разлюбил и вернулся к Аркадиной. На сцене у Нины всё складывалось ещё хуже: играла она много, но очень «грубо, безвкусно, с завываниями». Она писала Треплеву письма, но никогда не жаловалась. В письмах подписывалась Чайкой. Родители её знать не хотят и даже близко не пускают к дому. В очередной раз погостить в имении приезжают Аркадина и Тригорин; в журнале, который он привозит Константину, опубликованы и его собственная повесть, и повесть Треплева, оставшаяся, однако, неразрезанной: Тригорин к ней никакого интереса не проявил. Константин и сам недоволен тем, что пишет. Когда-то он мечтал о «новых формах», теперь с досадой обнаруживает в своих сочинениях массу штампов и банальностей. «Что бы я ни писал, — скажет он позже Нине, — всё это сухо, черство, мрачно». В соседней комнате обитатели имения играют в лото, а к Константину неожиданно приходит Нина — разочарованная, усталая, но ещё не потерявшая веру в своё призвание. Константин по-прежнему любит Нину: «Я зову вас, целу́ю землю, по которой вы ходили; куда бы я ни смотрел, всюду мне представляется ваше лицо…» Нина его не слышит: из соседней комнаты до неё доносится голос Тригорина, которого она любит ещё сильнее, чем прежде. Она всё ещё помнит наизусть провалившуюся пьесу Константина, — этот наивный текст навсегда оказался связан с самой счистливой порой её жизни. Завтра она уедет в Елец — играть в театре, ехать придётся в третьем классе, «с мужиками», а в Ельце образованные купцы будут приставать с любезностями: «Груба жизнь!» Напрасно Константин просит Нину взять его с собой, — она уходит одна, на прощание приглашает Треплева приехать взглянуть на неё, когда она станет большой актрисой. Оставшись один, Треплев рвет свои рукописи. В соседней комнате, где играют в лото, слышен звук, похожий на выстрел. Дорн, сказав, что это, скорее всего, лопнула склянка с эфиром в его аптечке, выходит из комнаты, а вернувшись, просит Тригорина увести куда-нибудь Ирину Николаевну: «Дело в том, что Константин Гаврилович застрелился…»