Der amerikanische Marineleutnant Pinkerton verliebt sich während seiner Stationierung in Japan in die junge Cio-Cio-San, genannt Butterfly. Im Wissen, nach seiner Rückkehr eine amerikanische Frau zu heiraten, geht er trotzdem mit der jungen Japanerin die Ehe ein. Die Warnungen seines Freundes Konsul Sharpless, Butterfly nehme sein Versprechen ernst, schlägt er in den Wind. Drei Jahre später ist Pinkerton in die USA zurückgekehrt, und Butterfly – inzwischen Mutter eines Sohnes – wartet sehnsüchtig auf seine Rückkehr. Als Pinkertons Schiff endlich im Hafen von Nagasaki einläuft, sieht sich die junge Frau am Ziel ihrer Träume. Nachdem sie jedoch erfährt, dass der Geliebte lediglich gekommen ist, um das Kind abzuholen, begeht sie Selbstmord.
