L'histoire de Pauline tourne autour de trois personnages principaux : Pauline de Meulien, Horace de Beuzeval et Alfred de Nerval. Le roman est construit sur deux récits enchâssés dans un troisième, d'où les nombreux changements de narrateur. Ce sont des récits-encadrés ou encore, des récits emboités. L'histoire commence en 1834, où Alexandre Dumas, personnage du livre et narrateur, retrouve un vieil ami Alfred de Nerval. Celui-ci lui raconte l'étonnante histoire de Pauline, qui est décédée un an auparavant. Les deux jeunes gens l'ont connue tous les deux, bien qu'Alexandre n'ait qu'un vague souvenir d'elle.On entre alors dans le premier récit enchâssé, désormais raconté par Alfred de Nerval.Dans le second récit enchâssé, où Pauline est la narratrice (elle est souvent comparée à une fée et une déesse, par sa grâce et son élégance). On est alors projeté quelques mois en arrière, lorsque Pauline rencontre son futur mari le comte de Beuzeval.Puis c'est Alfred qui redevient le narrateur...