일본 나가사키, 미 해군 대위 핀커턴은 열다섯 살의 꽃다운 게이샤 조초 상과 결혼한 후 미국으로 떠난다. 조초 상의 하녀 스즈키는 미국으로 떠난 핀커턴이 돌아 올 것 이라고 염려하지만, 조초 상은 언젠가 핀커턴이 “나비야!”라고 부르며 나타날 것이라고 굳게 믿는다. 미국에서 핀커턴은 케이트와 결혼하고 조초 상 사이에서 난 아이를 미국으로 데려오기 위해 아내와 함께 일본으로 돌아온다. 핀커턴의 배가 항구에 도착하고 조초 상은 오매불망 그리던 꿈이 이루어져 행복해한다. 핀커턴이 언덕 위의 조초 상 집으로 들어선다. 그리고 그의 뒤로 그의 아내 케이트가 따라 들어온다. 조초 상은 저 여자가 아들을 빼앗으러 왔다고 직감한다. 우려는 현실이 되어 조초 상의 희망은 한순간에 무너진다. “명예를 잃고 사는 것보다 명예롭게 죽는 편이 낫다”라는 돌아가신 아버지의 말씀을 떠올리며 조초 상은 방으로 들어가 세 살배기 아들 트러블의 눈을 가린 뒤 병풍 뒤에서 자결한다.