Действие происходит в Китае «в легендарные времена».
Действие I
У врат императорского дворца Мандарин объявляет закон: «Любой принц, который хочет жениться на Турандот, должен сначала ответить на её три загадки. Если он потерпит неудачу, то будет казнён». Последний претендент, Персидский принц, должен быть казнён на восходе луны. В толпе зевак стоят рабыня Лю, её старый господин и юноша Калаф, который узнаёт в старике своего пропавшего отца, изгнанного татарского царя Тимура. Только Лю осталась верна старику, и Калаф спрашивает, почему. Лю отвечает, что когда-то Калаф ей улыбнулся.
Толпа требует крови, но при восходе луны благоговейно замирает. Персидский принц спокойно идёт на смерть. Его вид вызывает в толпе жалость, и люди умоляют принцессу пощадить юношу. Выходит сама Турандот и безмолвно отдаёт приказ о казни. Неземная красота принцессы пленяет Калафа, и он, к ужасу Лю и Тимура, решает добиться её любви. Три императорских министра, Пинг, Панг и Понг, преграждают ему дорогу и отговаривают его, но Калаф непреклонен. Он утешает Лю и ударяет в гонг, заявляя о своём намерении.
Действие II
В своих покоях министры Пинг, Панг и Понг сокрушаются о жестоком правлении Турандот и надеются, что когда-нибудь любовь смягчит её сердце и принесёт мир в Китай. Они мечтают о тихой безмятежной жизни в своих загородных поместьях, но шум толпы, собравшейся на площади, возвращает их внимание к делам.
Королевский дворец. Старый император пытается отговорить Калафа от состязаний, но юноша твёрд. Появляется Турандот и рассказывает о своей прабабке, принцессе Лоу-Лин, которую обесчестили и убили чужеземные захватчики. В знак отмщения Турандот преисполнилась ненависти к мужчинам и поклялась, что никогда не будет принадлежать никому из них. Звук трубы объявляет о начале состязаний. Турандот загадывает Калафу первую загадку: «Что утром исчезает, чтобы воскреснуть в сердце на закате?» Калаф легко отвечает: «Надежда». Турандот продолжает: «Что алое и горит как пламя, но не пламя?» «Кровь», – после некоторого раздумья отвечает Калаф. Третья загадка: «Лёд зажёг твоё сердце, слугою его станешь – сделает царём». Напряжённая тишина, и наконец Калаф победно восклицает: «Турандот!». Толпа взрывается криками восторга, а принцесса тщетно умоляет отца не отдавать её незнакомцу. Но Калаф не хочет брать Турандот силой, а хочет её любви. Он предлагает ей своё условие: если Турандот узнает его имя до восхода солнца, он сам пойдёт на смерть.
Действие III
Императорский сад, залитый лунным светом. Калаф слышит объявление глашатаев: под страхом смерти никто не спит этой ночью в Пекине, пока не узнает имя незнакомца. Калаф уверен в победе, но Пинг, Панг и Понг пытаются подкупить его, чтобы он ушёл из города. Напуганная толпа угрожает ему смертью, но Калаф непреклонен. Стража втаскивает Тимура и Лю. Калаф заявляет, что они не знают его имени, но Турандот приказывает заставить Тимура говорить. Вперёд выходит Лю и объявляет, что только она знает имя, но ни за что не скажет. Стражники пытают её, но Лю молчит. Турандот дивится стойкости девушки и спрашивает, что даёт ей такую силу. «Любовь!» – отвечает Лю. Когда пытка усиливается, Лю предсказывает Турандот, что и её сердце тоже узнает любовь. Затем она выхватывает у одного из стражников кинжал и закалывается. Толпа с почтением уносит её тело, и Тимур следует за похоронной процессией. Турандот остаётся наедине с Калафом. Принц дерзко целует её, и Турандот, впервые в жизни испытав человеческие чувства, плачет. Калаф, уверенный в своей победе, открывает ей своё имя.
Представ перед троном императора, Турандот объявляет, что теперь знает имя незнакомца. Это имя – Любовь.
