Ulises relata el paso por Dublín de su personaje principal, Leopold Bloom y de Stephen Dedalus —ambos, según algunos autores y de acuerdo con la costumbre de atribuir elementos autobiográficos a las obras literarias, álter egos del autor: Leopold (Joyce viejo) y Stephen (joven)—, durante un día cualquiera, el 16 de junio de 1904. Joyce escogió esa fecha porque fue el día en que se citó por primera vez con la que después sería su esposa, Nora Barnacle. El título alude al héroe de la Odisea de Homero. Existe todo un sistema de paralelismo (lingüísticos, retóricos y simbólicos) entre las dos obras (por ejemplo, la correlación entre Bloom y Odiseo, así como la que existe entre Stephen Dedalus y Telémaco).
 
Ulises es una novela extensa: su original en lengua inglesa tiene 267.000 palabras en total, con un vocabulario de más de 30 000. En la mayoría de las ediciones consta de entre 800 y 1000 páginas, divididas en 18 capítulos. A primera vista el libro parece desestructurado y caótico, pero los dos esquemas que Stuart Gilbert y Herbert Gorman hicieron públicos tras la edición, para defender a Joyce de las acusaciones de obscenidad, hicieron explícitos los vínculos con la Odisea. En el mismo sentido, resulta un gran aporte para la comprensión del universo simbólico de la obra el llamado Esquema de Linatti, elaborado por el propio Joyce y enviado a su amigo italiano.
Uno de los rasgos más importantes del libro está en que Joyce utiliza un estilo diferente para cada capítulo. El más usado es el de monólogo interior («corriente de la conciencia» —stream of consciousness— en la terminología de William James), que consiste en expresar los pensamientos del personaje en secuencias sin objetivo lógico, como ocurre en el pensamiento real. La culminación de esta técnica narrativa es el epílogo de la novela, el famoso monólogo de Molly Bloom, en el que el relato, sin signos de puntuación, emula el fluir, libre y desinhibido, del pensamiento.