Американский лейтенант Пинкертон женится на японской гейше Чио-Чио-сан, известной как «Баттерфляй». Их брак кажется счастливым началом, однако вскоре Пинкертон возвращается в Америку. Там он женится на американской девушке, не считая себя связанным обязательствами перед Чио-Чио-сан. Она, полная надежд, ждёт его и воспитывает их ребёнка на протяжении трёх лет. В известной арии «Un bel dì vedremo» Чио-Чио-сан мечтает о встрече с мужем. Пинкертон приезжает в Японию, но с новой женой. Чио-Чио-сан остаётся перед сложным выбором.