ERSTER AKT
Der amerikanische Leutnant Pinkerton will mit der Geisha Cho-cho-san eine Ehe auf Zeit schließen. Doch das Mädchen hat sich ehrlich in ihn verliebt und konvertiert ihm zuliebe sogar zum Christentum.
Die Warnungen von Konsul Sharpless schlägt Pinkerton in den Wind.
Onkel Bonze unterbricht die Hochzeitszeremonie und verflucht seine dem Glauben abtrünnig gewordene Nichte. Die Verwandtschaft flieht, die geschockte »Madame Butterfly« wird aber von ihrem frisch angetrauten Ehemann getröstet.

ZWEITER AKT
Drei Jahre später.
Pinkerton hat Butterfly, die ihm einen Sohn geboren hat, verlassen.
Sharpless kann Cho-cho-san kein Lebenszeichen von ihm geben. Doch sie glaubt an Pinkertons Rückkehr und weist die Werbung des Fürsten Yamadori ab.
Als eines Tages Pinkertons Schiff wieder in Nagasaki anlegt, bereitet Butterfly mit Suzuki jubelnd alles zu seinem Empfang vor.

DRITTER AKT
Doch Pinkerton erscheint mit Kate, die er in den USA geheiratet hat. Feig flieht er vor der Begegnung mit Butterfly.
Die fühlt sich entehrt, vertraut Kate ihr Kind an und nimmt Abschied vom Konsul und Suzuki.
Im Nebenzimmer begeht sie Harakiri. Im Sterben hört sie, wie Pinkerton ihren Namen ruft.