Nagasaki, początek dwudziestego wieku. Gejsza Cio-Cio-San, zwana Madame Butterfly, wychodzi za mąż za oficera marynarki, Pinkertona, który opuszcza ją niedługo po ślubie. Butterfly rodzi jego syna i cierpliwie oczekuje powrotu męża. Pewnego dnia konsul amerykański otrzymuje od Pinkertona list, w którym ten pisze, że ma teraz żonę Amerykankę (jego małżeństwo w Japonii nie jest uznawane pod względem prawnym w Ameryce) i zamierza wrócić tylko po swojego syna. Statek Pinkertona w końcu przypływa, a Pinkerton postanawia odwiedzić Butterfly wraz ze swoją żoną Kate. Jednakże przepełniony wyrzutami sumienia nie jest w stanie spotkać się twarzą w twarz z Butterfly i zostawią z nią Kate sam na sam. Butterfly mówi Kate, że odda Pinkertonowi swojego syna, jeżeli ten przyjdzie, aby go zabrać. Odrzucając życie w hańbie Butterfly zabija się mieczem swojego ojca. Pinkerton przybywa i znajduje Butterfly nieżywą.
