作者：r.費爾納【美】
三幕歌劇：ｇ.普契尼作曲；ｇ.賈柯查和ｌ.伊里卡編劇。首次演出：１９０４年於米蘭。
人物：巧巧桑，又稱蝴蝶夫人（女高音）：鈴木，使女（女次高音）；b.f.平克頓，美國海軍上尉（男高音）；夏普勒斯，美國領事（男中音）；五郎，媒人（男高音）；山島親王（男中音）；和尚（男低音）；凱特·平克頓（女次高音）巧巧桑的孩子（無聲）。
長崎，十九、二十世紀之交。第一幕：海軍上尉平克頓來到他的新房子，為自己的婚禮作最後的安排。房子居高臨下地俯覽長崎港，媒人五郎帶他各處看一遍。三個傭人拜見了新主人，其中有個使女名叫鈴木。
美國領事夏普勒斯光臨，他坐下和平克頓喝兩杯。年青的上慰大肆宣揚美國佬走遍全球到處尋歡作樂的冒險精神。話題接著轉到新娘，五郎盛讚她的美貌，平克頓叫他快去把新娘請來。一想起新娘，平克頓不禁心花怒放。不過好心的領事忠告他說，切不可甩掉這個姑娘，因為從她的舉止看來，她對這門親事是非常認真的。五郎回來了，報告大家蝴蝶和女伴們來到。老遠就可以聽見姑娘們高興的嘰嘰喳喳聲，她們那知一場災難已經揭幕。
到屋裡，蝴蝶已經準備好開始新的生活。她對朋友們說，她是全日本，甚至是全世界最最幸福的人了。見面介紹已畢，新娘告訴平克頓她娘家原頗富有，後來遭到不幸變故，於是她被迫當藝妓為生。不久，日本官員和蝴蝶的親戚也來了。
平克頓走近蝴蝶身旁，蝴蝶一件件拿出藏在和服兩袖中帶來的自家的東西。其中有一件她不願在眾人面前擺出來。五郎悄悄告訴平克頓，那是一把天皇賜給她的父親命他剖腹自殺的短劍。蝴蝶向平克頓吐露，她已暗地裡信奉了基督教，為的是使他倆的命運更緊密地結合在一起。
婚禮在進行。禮成之後，日本官員和美國領事向新郎表示祝賀並先離去。大家正舉杯向小倆口祝酒，忽然遠處有惡狠狠地叫罵巧巧桑的聲音。原來是她當和尚的叔叔，發現了蝴蝶叛教的事。他登門問罪，下令所有親戚和蝴蝶斷絕往來。最後平克頓出面干預，客人不歡而散，一路罵聲不絕。
蝴蝶不聲不響地呆呆站著，頭低低地埋在兩手之中，不過在平克頓溫柔而憐愛的安慰下，她悲傷絕望的神色很快就變成天真無邪的笑容。夜幕徐徐降臨，現在屋裡只剩下他們倆了。蝴蝶換上一件潔白的新娘服，新婚丈夫輕輕帶她移步來到陽台上，兩人山盟海誓，情語綿綿。
第二幕：平克頓離家外出已經三年了。蝴蝶木然站在她家面對花園且俯視港口的那間屋子裡，默默沉思著。一邊鈴木向日本諸神禱告，保佑她女主人別再流淚了。蝴蝶聽了有些惱火。她更相信美國的上帝——不幸的是，美國上帝似乎還不知道蝴蝶住在哪裡。她的錢差不多全用完了，要是平克頓不馬上回來，大禍就要臨頭。不過蝴蝶堅信他會回來。鈴木不信嗎？反正蝴蝶相信這樣的一天終將來臨：當晴朗的一天，在那遙遠的海面，我們看見了一縷黑煙……。（見《蝴蝶夫人的詠嘆調》）
夏普勒斯在五郎的陪同下來找蝴蝶。他此行的目的是要把一封平克頓的來信念給蝴蝶聽，蝴蝶單純無知，竟歡天喜地，使他一時真是難以開口。蝴蝶氣憤地告訴領事，在平克頓走後的三年里，五郎怎樣接二連三要給她介紹對象，眼下的求婚者是個很有錢的山島親王。蝴蝶聲稱她仍是有夫之婦，並認為根據美國法律，男的不能象在日本那樣，隨便離別妻子把她忘掉了事。
夏普勒斯終於可以開始念信了，可是當他讀到關鍵的字句“……小心讓她有個準備……”時，蝴蝶欣喜萬分，使得領事實在讀不下去。他罵了平克頓一聲，突然問蝴蝶，萬一平克頓永遠不回來，她打算怎么辦，蝴蝶猶豫起來，吱吱唔唔地說她可以再去當藝妓，或者不如去死的好。領事十分同情她，勸她嫁給山島親王。她一時衝動，請他出去，但她又忽然跑進隔壁房間，帶回來一個小孩。她厲聲問道：難道他能忘掉這個金髮碧眼的小孩？難道她得帶著這個小孩風裡來雨里去，邊跳舞邊乞討，重當藝妓？不，這決不可能。她寧可死，也不重操舊業。夏普勒斯深受感動，走前他答應要把孩子的事告訴平克頓。
就在這時港口一聲炮響，鈴木跑進來說是一艘軍艦。蝴蝶激動異常地在望遠鏡中認出這是平克頓的軍艦阿伯拉罕·林肯號。她大聲說，人人都一直在騙她；平克頓回來了，她的愛情勝利了。她叫鈴木摘下櫻花，並把花園裡的鮮花全採回來，讓屋裡充滿春天的芳香。鈴木不情願地照辦了，她們兩人把花撒遍整個房間。蝴蝶穿上新婚之夜穿的那件新娘服，示意鈴木關上通往陽台的屏風。她在屏風上挖了三個小洞，從洞裡她們可以觀看盼望已久的平克頓到來的情景。她們久久地向遠方注視著，光線慢慢暗下來。
第三幕：黑夜漸漸過去，新的一天開始了。可是蝴蝶依然紋絲不動地站著，目光盯住港口。在鈴木的勸說下，她退到內室稍事休息。
平克頓和領事敲門進來。鈴木隨後見到花園裡有個女人，知道她就是平克頓的妻子凱特，不禁驚恐萬分。夏普勒斯請鈴木好生安慰她的女主人，並請她動員蝴蝶放棄孩子，交給凱特。平克頓見景生情，回憶起往事，不能自己。他挨了夏普勒斯的責備，悔恨交加，告別過去的一切，揮淚而去。
蝴蝶衝進屋來，但不敢開口向領事打聽平克頓，接著她發現了凱特，明白了對她的要求是什麼。她傷心地祝願凱特幸福，並答應要是平克頓半個小時後來，她將親自把孩子交給他。
領事和凱特走了，蝴蝶跌倒在地，滿面淚痕。當她醒過來後，她把鈴木打發出去，然後走到神龕面前取出短劍，讀著刀身上的題詞：“寧可光榮而死，不可苟且偷生。”正當她舉起劍時，門開了，只見鈴木的手把小孩推到他母親跟前。蝴蝶發狂似地緊抱著他，悲痛欲絕地與他訣別。她把小孩的兩眼蒙上。給他一面美國國旗拿著玩。她再次拿起短劍，轉身走到屏風后。傳來劍的落地聲，蝴蝶掙扎著向兒子爬去。這時平克頓趕上山來，連聲叫喚蝴蝶的名字。待他到門口，蝴蝶已經死了。