열 다섯 살이 된 초초상(Cio-Cio-San: 후안 잉 분)은 집안이 몰락하자 기생이 되어, '나비'라는 이름을 얻게 된다. 그후 초초상은 나가사키 항에 들른 미 해군장교 핑커톤(Pinkerton: 리차드 트로웰 분)과 결혼하게 되어, 나비 부인이라는 호칭을 얻게 된다. 그러나, 행복에 겨운 초초상의 마음과는 반대로 핑커톤의 마음은 이 결혼이 잠시 스쳐 가는 사랑의 행로일 뿐이다. 초초상의 꿈같은 시절도 잠시, 핑커톤은 본국으로 돌아가게 되고 3년의 세월이 흐르지만 핑커톤에게서는 소식이 없다. 중매쟁이 고로는 나비부인에게 돈많은 일본인과의 재혼을 권유하지만, 나비부인의 핑커톤을 향한 마음은 변함이 없다. 하루 이틀이 지나고 나비부인의 인내력에도 한계가 오자, 나비부인은 마침내 기생으로 다시 돌아갈 것인지, 아니면 죽을 것인지 기로에 서게 된다. 그러던 어느 날, 항구에 다시 군함이 들어오지만 기다리던 남편은 오지않는데..