Siguiendo el modelo de Charlotte Perkins Gilman, la narradora de «The Yellow Wallpaper» es una joven esposa y madre que recientemente ha comenzado a sufrir síntomas de depresión y ansiedad. Aunque no cree que le ocurra algo, John, su esposo médico, le diagnostica neurastenia y prescribe varios meses de la famosa “cura de reposo” de S. Weir Mitchell. Además de estar confinado en la guardería de su casa de verano alquilada, el narrador tiene expresamente prohibido escribir o participar en cualquier actividad creativa. La narradora desea desesperadamente complacer a su esposo y asumir su papel de madre y esposa ideales, pero no puede equilibrar las necesidades de su esposo con su deseo de expresar su creatividad. Mientras intenta adherirse a los deseos de John en su mayor parte, la narradora escribe en secreto en su diario, buscando consuelo en su extrema soledad e inactividad. A lo largo de la historia, el narrador también comienza a encontrar consuelo en el espantoso empapelado amarillo que cubre las paredes de la guardería. Poco a poco comienza a ver una figura femenina atrapada detrás del patrón en forma de barra del papel tapiz y se da cuenta de que tanto ella como la figura están sufriendo opresión y encarcelamiento. A medida que la narradora se preocupa cada vez más por el patrón del papel tapiz, olvida su deseo de convertirse en la esposa y madre perfecta y solo piensa en una forma de liberar a la mujer encarcelada del papel tapiz. La prosa cada vez más entrecortada de Gilman y el torrente de conciencia inconexo expresan la creciente locura del narrador con cada día que pasa. Al final de la historia, el narrador ha perdido todo sentido de la realidad, y John la descubre arrastrándose por el perímetro de la guardería, siguiendo el patrón interminable del papel tapiz. Mientras ella descarta su deber como esposa y madre, así como su cordura, la narradora finalmente triunfa en su búsqueda personal para liberar a la mujer en el papel tapiz, y así se libera a sí misma.
En algunas ediciones de la historia, la narradora declara su liberación del papel tapiz y del mundo racional al proclamar: «Por fin salí … a pesar de ti y de Jane». Algunos estudiosos sostienen que «Jane» es simplemente un error de imprenta de «Jennie», la hermana y ama de llaves de John. Sin embargo, también es posible que «Jane» sea el nombre real del narrador, un personaje que sigue siendo un estereotipo sin nombre de la opresión social femenina durante la totalidad de la historia. Si esta «Jane» es, de hecho, el narrador, entonces Gilman sugiere que la liberación del narrador de la cordura y las rejas del papel pintado también significa un «escape» de su propio sentido de sí mismo.
El esposo del narrador, John, es un médico práctico que cree que su esposa no sufre más que de una «ligera tendencia histérica». Prescribe la «cura del descanso», confinando a la narradora en la guardería y prohibiéndole ejercitar su imaginación creativa de cualquier forma. Su antagonismo hacia su imaginación proviene de su propia racionalidad y ansiedad personal acerca de la creatividad; se burla abiertamente de las fantasías del narrador y es incapaz de comprender su verdadera naturaleza. A lo largo de la historia, la trata de manera infantil, refiriéndose a ella como su «bendita gansita» y su «niña». Además, cuando el narrador intenta discutir su infelicidad con la situación de una manera madura, se niega a aceptarla como un igual y simplemente la lleva de regreso a la guardería para que descanse más en cama. Él está fijo en su posición autoritaria como esposo y médico y no puede adaptar su estrategia para dar cuenta de la opinión de ella al respecto. Cree en una división estricta y paternalista entre hombres y mujeres; los hombres trabajan fuera de casa, como él, mientras que mujeres como Jennie, su hermana, y Mary, la niñera, atienden la casa.
Aunque John se presenta como el villano de la historia, también puede ser visto como un personaje más comprensivo. Claramente ama a su esposa y confía en ella para su propia felicidad. Sin embargo, es incapaz de reconciliar sus deseos creativos con su propia racionalidad o las expectativas chovinistas de la época. Su esposa no puede o no quiere adherirse al modelo ideal de domesticidad expresado por la sociedad del siglo XIX, y John no sabe qué hacer. Su solución es usar la cura de reposo de Weir Mitchell para «arreglar» a su esposa, y él no se da cuenta de que sus propias acciones la empujan al borde de la locura.
Aunque la narradora finalmente cree que ve a muchas mujeres en el papel pintado amarillo, se centra en una en particular. La mujer parece estar atrapada dentro del patrón en forma de barra del papel tapiz, y sacude el patrón mientras intenta escapar. La mujer es más activa a la luz de la luna, un símbolo de feminidad y una señal de que el estricto régimen diurno de John ya no es aplicable al narrador.
Con el tiempo, a medida que la locura del narrador se profundiza, ella se identifica completamente con esta mujer y cree que ella también está atrapada dentro del papel tapiz. Como contraparte fantasmal del narrador, la mujer del papel tapiz también simboliza el encarcelamiento femenino dentro de la esfera doméstica. Incapaz de liberarse de la habitación, como la narradora, la mujer del papel tapiz sólo tiene la opción simbólica de atender la casa como esposa o madre. El hábito de la mujer de «arrastrarse» sugiere que debe seguir siendo reservada después de haber logrado su liberación. Las normas sociales no aceptarán su libertad de la esfera doméstica, por lo que debe arrastrarse furtivamente y acechar en las sombras del papel tapiz.
Jennie es la cuñada del narrador y se ocupa de la casa durante la enfermedad del narrador. Aunque no juega un papel activo en la narración, es un recordatorio constante de la incapacidad del narrador para asumir su papel adecuado como esposa y ama de llaves de John. Siempre manteniendo una posición pasiva bajo la supervisión de John, Jennie simboliza a la mujer felizmente domesticada que no encuentra nada malo en su prisión doméstica. Sin embargo, Gilman también sugiere que puede haber más en Jennie de lo que parece: el narrador reconoce que Jennie es consciente del creciente interés del narrador en el papel tapiz e incluso discute su futuro con John.
Mary cuida al narrador y al bebé de John. Con su nombre una posible alusión a la Virgen María, María es la madre sustituta perfecta para el narrador, una figura materna idealizada cuya única preocupación es su hijo. Como Jennie, también simboliza a la mujer felizmente domesticada. Aunque Mary está aún menos presente en el texto que Jennie, todavía sirve para recordarle al narrador sus fallas personales como mujer del siglo XIX, particularmente en términos de su propio hijo.