
Personnages principaux
Madame Butterfly (Cio-cio-san): geisha
Suzuki: serviteur de Cio-cio-san
F.B. Pinkerton: lieutenant de la marine des États-Unis
Sharpless: consul des États-Unis à Nagasaki
Goro: courtier matrimonial
ler Acte
Sur une colline près de Nagasaki, Goro, un courtier de mariage, montre au lieutenant de la marine américaine Pinkerton la maison qu'il a acheté ("pour 999 années") pour sa vie en commun avec Cio-cio-San, la jeune geisha qu'il mariera bientôt. Mariage arrangé au prix de 100 yen et à l'habitude japonaise: pour 999 années, sauf la possibilité d'acquittement chaque mois. À l'officier Goro introduit Suzuki, bonne de Cio-cio-San. Sharpless arrive, consul américain à Nagasaki auquel Pinkerton confesse qu'il aime les plaisirs de la vie sans s'inquiéter des risques et des vertus d'autres gens. Sharpless ne partage pas cettes idées frivoles et porte un toast avec l'ami, il le dissuade de se marier. Dès loin on entend les voix de Cio-cio-San et de ses compagnes: la geisha que Pinkerton a surnommé "Butterfly" se présente avec ses parents et amis qui manifestent son bonheur. Le mariage est célébré par un commissaire impérial japonais; les célébrations sont interrompu brusquement cependant par l'intervention d'un vieux oncle bonze qui maudit sa nièce, car elle s'est marié avec un occidental et donc elle a nié la religion des ancêtres. Le parents se dispersesent impressionné par les mots du bonze qui a fait pleurer la "petite Butterfly." Mais Pinkerton, attendri, il la console et avec expressions affectueuses il l'invite à aimer le charme de la nuit étoilée qui s'approche. Le touchant duetto d'amour conclut l'action.
IIème Acte
Dans sa maison Butterfly écoute les prières de Suzuki et, toujours confiant dans le retour de Pinkerton, ailleurs de trois années, elle essaie de rassurer la bonne qui doute en imaginant l'arrivée du bien-aimé. À la présence de Sharpless, Goro présente le riche prince Yamadori qui depuis longtemps la désire en mariage. Mais elle refuse dédaigneusement et renvoie le prétendant. Le Consul est embarrassé car il doit lire à Cio-cio-San une lettre dans laquelle Pinkerton annonce son nouveau mariage avec une femme américaine. La lecture de la lettre est souvent interrompue par Butterfly, toujours convaincue du retour de son mari. Sharpless, apitoyé, il ne sait pas comment lui dire la vérité. Quand il essaie de le faire, elle lui montre le petit enfant blond eu par Pinkerton avec lequel elle serait forcé à aller mendier si son mari ne devait plus revenir. Elle se tourne vers le bébé avec une tendre chanson. Un coup de canon, l'avis de l'atterrissage d'un bateau, fait sursauter Butterfly qui regarde immédiatement avec une lorgnette vers la mer: c'est le bateau de Pinkerton! Cio-cio-San décore la maison avec fleurs et se prépare pour veiller, pendant le début de "l'intermède de nuit."
IIIème Acte
La nuit a passé dans une attente inutile. Suzuki convainc Butterfly, épuisé de la fatigue, d'aller se reposer avec son enfant. Pinkerton arrive, accompagné par sa femme Kate et de Sharpless, intentionné persuader Cio-cio-San de soumettre son enfant. Mais quand il apprend de Suzuki les souffrances de Butterfly, son grand amour, sa longue attente, manifeste ses propres remords et il s'en va. Cio-cio-San rentre et croie de trouver son mari mais elle voit, au lieu, la femme américaine et elle se rend compte de la vérité. Elle comprend d'avoir été abandonné et ce qu'on veut de sa part. À la demande de Kate de soumettre le bébé à ses soins, elle répond qu'elle remettra son fils seulement à son père s'il viendra lui prendre. Elle reste seule et prend une épée, embrasse la lame et se prépare au suicide. Elle dédie un dernier au revoir au petit enfant; puis elle lui bande les yeux et derrière un écran s'inflige le coup mortel. De l'extérieur la voix souffrante de Pinkerton appelle "Butterfly! Butterfly!". Quand il entre, avec un dernier geste Cio-cio-San montre son enfant et meurt.