خسرو که از جانب شیرین، ناامید شده بود به دنبال زنی شکرنام که توصیف زیبایی‌اش را شنیده بود به اصفهان رفت. اما حتی وصال شکر نیز نتوانست آتش عشق شیرین را در وجود او خاموش کند. خسرو که می‌دانست شاپور تنها مونس شب‌های تنهایی شیرین بود، او را به درگاه احضار کرد تا مگر شیرین برای فرار از تنهایی به خسرو پناه آورد. شیرین نیز در این تنهایی‌ها روزگار را با گریه و زاری و گله و شکایت به سر برد. روزی خسرو به بهانه‌ی شکار به حوالی قصر شیرین رفت. شیرین که از آمدن خسرو آگاه شده بود، کنیزی را به استقبال خسرو فرستاد و او را در بیرون قصر، منزل داد. سپس خود به نزد شاه رفت. شاه نیز که از نحوه‌ی پذیرایی میزبان ناراضی بود، با وی به عتاب سخن گفت و شکایت‌ها نمود و اظهار نیازها کرد اما شیرین همچنان خود را از او دور نگه می‌دارد و تأکید می‌کند تنها مطابق رسم و آیین خسرو می‌تواند به عشق او دست یابد. پس از گفتگویی طولانی و بی‌نتیجه، خسرو مأیوس و سرخورده از قصر شیرین باز می‌گردد. با رفتن خسرو، تنهایی بار دیگر همنشین شیرین می‌شود و او را دلتنگ می‌کند. پس به سوی محل اقامت خسرو رهسپار می‌شود و به کمک شاپور، دور از چشم شاه، در جایگاهی پنهان می‌شود. سحرگاهان، خسرو مجلس بزمی ‌ترتیب می‌دهد. شیرین نیز در گوشه‌ای از مجلس پنهان می‌شود. در این بزم نیک از زبان شیرین غزل می‌گوید و باربد از زبان خسرو. پس از چندی غزل گفتن، شیرین صبر از کف می‌دهد و از خیمه‌ی خود بیرون می‌آید. خسرو که معشوق را در کنار خود می‌یابد به خواست شیرین گردن می‌نهد و بزرگانی را به خواستگاری او می‌فرستد و او را با تجملاتی شاهانه به دربار خود می‌آورد. خسرو پس از کام یافتن از شیرین، حکومت ارمن را به شاپور می‌بخشد. خسرو نصیحت شیرین را مبنی بر برقراری عدالت و دانش آموزی با گوش جان می‌شنود و عمل می‌کند. در راه آموختن علم، مناظره ای طولانی میان او و بزرگ امید روی می‌دهد و در آن سؤالاتی درباره‌ی چگونگی افلاک و مبدأ و معاد و بسیاری مسائل دیگر می‌پرسد. پس از چندی، با وجود آنکه خسرو از بد ذاتی پسرش شیرویه آگاه است، به سفارش بزرگ امید، او را بر تخت می‌نشاند و خود رخت اقامت در آتشخانه می‌افکند. شیرویه با به دست گرفتن قدرت، پدر را محبوس کرد و تنها شیرین اجازه‌ی رفت و آمد نزد او را داشت اما وجود شیرین حتی در بند نیز برای خسرو دلپذیر و جان بخش بود. یک شب که خسرو در کنار شیرین آرمیده بود، فرد ناشناسی به بالین او آمد و با دشنه‌ای جگرگاهش را درید. حتی در کشاکش مرگ نیز راضی نشد موجب آزار شیرین شود و بی صدا جان داد. شیرین به واسطه‌ی خون آلود بودن بستر از خواب ناز بیدار شد و معشوقش را بی‌جان یافت و ناله سر داد. در میانه‌ی ناله و زاری شیرین بر مرگ همسر، شیرویه برای او پیغام خواستگاری فرستاد. شیرین نیز دم فرو بست و سخن نگفت. صبحگاهان، که خسرو را به دخمه بردند، شیرین نیز با عظمتی شاهانه قدم در دخمه نهاد و در تنهایی‌اش با او دشنه ای بر تن خود زد و در کنار خسرو جان داد. بزرگان کشور نیز که این حال را دیدند، خسرو و شیرین را در آن دخمه دفن کردند.