Hikâye, anlatıcının bir av gezisi sırasında Nympheler’e adanmış bir tapınağın duvarlarında romanın hikâyesinin resmedilmiş halini görmesiyle açılır. Yerli köylüler ona bu hikâyeyi yorumlar, o da yazıya geçirir. Anlatılan hikâye, Roma öncesi belirsiz bir geçmişte başlar; Mytilene’deki mülklerinden uzakta yaşayan bir toprak ağasına ait köyün yakınlarında, iki yıl arayla terk edilmiş bir erkek ve bir kız bebek bulunur. Her iki çocuk da soylu kökenli olduklarını gösteren zengin süslemelerle donatılmıştır. Dahası, bebekler evcil hayvanlar tarafından emzirilir (Dafnis’i bir dişi keçi, Kloe’yi bir dişi koyun emzirir), ardından iyi yürekli köylüler tarafından evlat edinilerek büyütülürler. Ergenlik çağına geldiklerinde, yemyeşil doğada birlikte sürülerine bakarak büyüyen ikili, birbirlerine karşı güçlü romantik duygular geliştirmeye başlar, ancak bu konularda deneyimsiz olduklarından, aşkın ve cinselliğin doğasını yavaş yavaş, deneme yanılma yoluyla keşfederler. Bu süreçte onlara bilge öğütler veren yaşlı adam Philetas gibi şefkatli ve nüktedan karakterler yardımcı olur. Ayrıca, Daphnis’in bekaretini kaybettiği, zengin bir çiftçinin şehirden gelmiş, şehvetli genç karısı Lykainion da hikâyede yer alan başka bir karakterdir. Fakat her şey kolay ilerlemez. Bu pastoral cennette zorluklar ve engeller ortaya çıkar. Mevsimlik işlerin gerektirdikleri, sert bir kış boyunca birbirlerinden uzun süre ayrı kalmanın acısı, kıskanç rakip aşıklar ve korsanlar ile denizden gelen yağmacıların kaçırma teşebbüsleri, hikâyeyi sürükler. Bir noktada Methymnalı gençlerin keyif gezisi sırasında yaşanan bir yanlış anlama, neredeyse Dafnis’in köleleştirilmesine ve adanın iki büyük kenti arasında savaşa yol açacaktır. Methymnalıların Kaloni Körfezi’nde keyif gezintileri yapması hikayesi, Methymna’nın bir zamanlar ada üzerindeki otoritesinin sınırları hakkında bize çok şey anlatır. Neyse ki, iyi niyetli dostlar ve Nympheler ile doğa tanrılarının koruması, mutlu bir sonu güvence altına alır: Dafnis ve Kloe gerçek aileleriyle Mytilene’de yeniden buluşur, evlenir, kırsala döner ve çocuk sahibi olurlar. Çocukları da onların geniş sayılabilecek sürülerindeki evcil hayvanlar tarafından emzirilir. Çift ayrıca yeni elde ettikleri servetlerinin bir kısmını, aşklarını ve kendilerine yardım eden doğa tanrılarının kutsal gücünü anmak için, söz konusu Nymphe tapınağını adaklarla süslemeye ayırırlar.

Diğer antik Yunan romanlarının aksine (bunlar genellikle egzotik mekanlarda geçen, birbirine düşkün aşıkların maceralarını anlatan, hareketli, bölümlü hikayelerdir);  Dafnis ile Kloe atmosferik ve psikolojiktir; insan ilişkilerine odaklanır ve hikâyesini belirli bir mekân duygusuna dayandırır. Türün gelenekleriyle oynar: düşman saldırıları, yanlış kimlikler, kıskançlık gibi motifler kullanır, ancak antik çağdan günümüze kalan diğer romantik düzyazı örneklerinden daha bilinçli bir edebî yaratımdır. Pastoral unsurlarla ile roman türünü harmanlar; doğanın güzelliklerine dair ayrıntılı tasvirleri, Atina Yeni Komedyası’nın zarif hicvinden esinlenen karakter kadrosuyla birleştirir. Longus, Lesbos kırsalını kentsel gerçekliklerden uzak bir cennet gibi tasvir eder; masumiyet, aşk, güzellik ve sanatsal esin, isteyenin burada bulabileceği şeylerdir. Nihayetinde bu, kentsel bir edebiyatçının hayalî klasik bir geçmişte kırsal bir manzaraya yansıttığı idealize edilmiş, kaçışçı bir fantezidir. Yine de karakterlerine karşı empati gösterir; onları köylülerin iki boyutlu klişeleri olarak değil, iç dünyaları olan karmaşık bireyler olarak yaratır. Ayrıca toplumsal ilişkilere karşı duyarlılık da sergiler; özellikle köleleştirilmişlerin kırılganlığı (Dafnis ve ailesi, aslında onun öz babası çıkan bir toprak ağasının mülküdür), bu tür kırsal toplulukları tanımlayan statü farklılıkları, şehir ve kır yaşamı arasındaki ayrımlar ve insanların karşılıklı merhamet ve kurtuluşa ne ölçüde muktedir oldukları gibi konular öne çıkar.