روزی رستم برای شکار به نزدیکی های مرز توران می رود، پس از شکار به خواب می رود. رخش که رها در مرغزار مشغول چرا بوده توسط چند سوار ترک به سختی گرفتار می شود. رستم پس از بیداری از رخش اثری جز رد پای او نمی بیند. درپی اثر پای او به سمنگان می رسد. خبر رسیدن رستم به سمنگان سبب می شود بزرگان و ناموران شهر به استقبال او بیایند. رستم ایشان را تهدید می کند چنانچه رخش را به او بازنگردانند، سر بسیاری را از تن جدا خواهد کرد. شاه سمنگان از او دعوت می کند شبی را دربارگاه او بگذراند تا صبح رخش را برای او پیدا کنند. رستم با خشنودی می پذیرد.
در بارگاه شاه سمنگان رستم با تهمینه روبرومی شود و عاشق او می شود و او را توسط موبدی از شاه سمنگان خواستگاری می کند. فردای آن روز رستم مهره ای را به عنوان یادگاری به تهمینه می دهد و می گوید چنانچه فرزندشان دختر بود این مهره را به گیسوی او ببندد و چنانچه پسر بود به بازو او؛ پس از آن رستم روانه ایران می شود و این راز را با کسی در میان نمی گذارد.
پس از چندی که سهراب، جوانی تنومند نسبت به همسالان خود شده است، نشان پدر خود را از مادر می پرسد. مادر حقیقت را به او می گوید و مهره نشان پدر را بر بازو او می بندد و به او هشدار می دهد که افراسیاب دشمن رستم از این راز نباید آگاه گردد. سهراب که آوازه پدر خود را می شنود، تصمیم می گیرد که ابتدا به ایران حمله کند و پدرش را به جای کاووس شاه برتخت بنشاند و پس از آن به توران برود و افراسیاب را سرنگون سازد.
افراسیاب با حیله با عنوان کمک به سهراب لشکری را به سرداری هومان و بارمان به یاری او می فرستد و به آنان سفارش می کند که نگذارند سهراب، رستم را بشناسد. سهراب به ایران حمله ور می شود و کاووس شاه، رستم را به یاری می طلبد، رستم و سهراب باهم روبرو می شوند. سهراب از ظاهر او حدس می زند که شاید او رستم باشد ولی رستم نام و نسب خود را از او پنهان می کند. در نبرد اول سهراب بر رستم چیره می شود و می خواهد که او را از پای در آورد ولی رستم با نیرنگ به او می گوید که رسم آنان این است که در دومین نبرد پیروز، حریف را از پای درمی آورند.
ولی در نبرد بعدی که رستم پیروز آن است به سهراب رحم نمی کند و همین که او را از پای در می آورد، مهره نشان خود را در بازوی او می بیند. سهراب اینک به نوشداروی که نزد کاوس شاه است می تواند زنده بماند ولی او از روی کینه از دادن آن خودداری می کند. پس از آنکه او را راضی می کنند که نوشدارو را بدهد، سهراب دیگر دار فانی را وداع گفته است.
غمنامه رستم و سهراب اتفاق می افتد چون رستم باید یگانه باشد و قدرتمدارن تاب دونمونه مانند رستم را ندارند، چه کاووس شاه ایران که رستم به او خدمات بسیار کرده است ( هم اوست که از رساندن نوشدارو برای التیام زخم سهراب امتناع می کند) و چه شاه توران که از رستم لطمه خورده است. سهراب که از پشت رستم است، ویژگی های او را دارد، حتی اسبی که می تواند به اوسواری دهد، اسبی است که ازپشت رخش( اسب رستم) به دنیا آمده است. بنابراین تزویر و زور قدرتمداران به همراه خامی وبلند پروازی سهراب و غرور رستم که نام خودرا برای فرزند فاش نمی کند، به فاجعه دامن می زند که به پایان غم انگیز خود برسد.