Действие происходит в Нагасаки (Япония) в конце XIX века. Печальная история любви японской девушки Чио-Чио-сан, прозванной Баттерфляй (бабочка), к лейтенанту американского флота Пинкертону. Лейтенант собирается жениться на Баттерфляй. На церемонию свадьбы приезжает американский консул Шарплес, приятель Пинкертона. Во время их разговора выясняются истинные цели жениха: брак с Чио-Чио-сан не имеет
юридической силы в Америке, так что он сможет считать себя свободным от брачных уз. Шарплес встревожен и предостерегает Пинкертона.
Прошло три года. Пинкертон вскоре после свадьбы уехал в Америку, а Чио-Чио-сан продолжает его ждать. Она верит, что возлюбленный супруг вернётся, и запрещает всем переубеждать её.
Консул Шарплес приносит письмо, в котором Пинкертон сообщает ему, что вскоре вернётся в Японию, но не один, а с американской женой. Баттерфляй отказывается считать это правдой и показывает гостю сына. Шарплес в смятении, он обещает использовать всё своё влияние на Пинкертона. Баттерфляй ждет любимого. Шарплес объясняет Пинкертону, что тот натворил. Пинкертон оправдывается: он не думал, что Чио-Чио-сан воспримет их брак серьёзно. Они просят служанку Сузуки объяснить хозяйке происходящее и уговорить отдать им ребёнка. Чио-Чио-сан соглашается и принимает решение: «Тот, кто не может жить с честью, должен умереть с честью». Нежно простившись с сыном, Чио-Чио-сан убивает себя ударом кинжала. Вбегает Пинкертон, но уже слишком поздно: Баттерфляй мертва.
Опера в 2-х актах (исполняется на итальянском языке).
