Будиночок на околиці портового міста Нагасакі. Сьогодні Пінкертон, лейтенант американської канонерки «Авраам Лінкольн», вступає в законний шлюб з гейшею Чіо-Чіо-сан — Баттерфляй, що в перекладі з англійської означає метелик.

Американський консул в Нагасакі Шарплес радить Пінкертонові подумати про майбутню долю гейші. Покохавши Пінкертона і щиро повіривши в його любов, Чіо-Чіо-сан прийняла християнство й тим самим відрізала собі шляхи повернення до родини.

Пінкертона мало цікавить майбутнє Чіо-Чіо-сан. Він мріє взяти від життя все і проголошує тост за справжню наречену — американку, з якою має одружитися після повернення на батьківщину.

Весільне свято порушує бонза — дядько нареченої. Він проклинає дівчину за те, що вона зреклася віри батьків.
Та Чіо-Чіо-сан щаслива: з нею її коханий Пінкертон...