Dopo un giorno di permanenza su quest’isola, Ulisse decide di esplorare la terra vicina, sede dei giganteschi ciclopi. Essi sono dotati di un solo grande occhio in mezzo alla fronte e non gradiscono la presenza di stranieri. Vivono nelle caverne che si aprono tra le rocce dell’isola e non sentono la necessità di curare neppure tra loro i rapporti che caratterizzano una società civile.

Nella grotta più imponente abita Polifemo, figlio di Poseidone e gigante mostruoso; è il più barbaro e il più feroce di tutti e non disdegna la carne umana.

Quando Ulisse e i suoi compagni arrivano alla sua caverna li fa prigionieri; promette di mangiarli tutti, compreso l’eroe, che sarà divorato per ultimo.

Il mattino seguente, il ciclope Polifemo divora due dei compagni di Ulisse; poi porta le greggi al pascolo, dopo aver bloccato con un enorme masso l’entrata della caverna.

Ulisse intanto prepara un piano per la vendetta. Ordina ai compagni di sgrossare e levigare un grosso ramo d’ulivo che ha trovato nella grotta. Egli stesso ne rende aguzza un’estremità e la indurisce temprandola con il fuoco. Fatto ciò, nasconde il palo acuminato sotto il letame e sorteggia quattro compagni che con lui dovranno accecare Polifemo.

Intanto scende la sera. Polifemo ritorna alla grotta e divora altri due compagni di Ulisse. Allora l’eroe lo fa ubriacare, offrendogli del vino che aveva portato con sé come dono di ospitalità; prima che si accasci ubriaco gli rivela anche il suo nome: Nessuno; poi lo acceca con la punta del legno arroventata.

Accecato il ciclope, Ulisse risolve il problema di come uscire dalla grotta: unisce a tre a tre i montoni con lacci di vimini e sotto quello di mezzo lega un compagno. Quando il mostro rimuoverà il masso che ostruisce l’apertura dell’antro per far uscire le bestie al pascolo, non potrà accorgersi dell’inganno, essendo gli uomini nascosti dai due montoni laterali. Ulisse si aggrapperà al vello del montone più grosso.

Con tale stratagemma lui e i suoi compagni escono dalla grotta di Polifemo, ormai cieco, e prendono il mare in gran fretta sotto una pioggia di macigni.

L’eroe, ormai salvo, commette l’errore di rivelare a Polifemo il suo vero nome, mentre prima aveva affermato di chiamarsi «Nessuno»; Polifemo invoca su di lui l’ira del padre Poseidone per punirne l’audacia.

Le Sirene cantano in modo affascinante e promettono di svelare tutto ciò che accade o è accaduto sulla terra, cominciando proprio dall’argomento che l’eroe conosce direttamente, cioè le sciagure della guerra di Troia (e ci ricordano così che il desiderio di sapere è una componente del personaggio Odisseo). 
Odisseo vorrebbe slegarsi, ma Perimede ed Euriloco lo stringono all’albero ancora più forte.