故事发生在元朝，图兰朵公主为了报祖先被异邦人受辱之仇，设下三个谜语：如果有异邦的公子王孙能猜出谜底，她就嫁给他，否则就将求婚者处死。
主要人物与情节发展图兰朵公主：她冷酷无情，设下谜语以报复异邦人，但内心深处渴望爱与温暖。
卡拉夫王子：流亡的鞑靼王子，被图兰朵的美貌吸引，不顾劝阻应婚，并成功猜出谜底（“希望”、“鲜血”、“图兰朵”）。
柳儿：王子的丫鬟，深爱王子，为了保护他的秘密而自尽，她的牺牲最终唤醒了图兰朵的内心。
高潮与结局卡拉夫猜出谜底后，图兰朵拒绝认输，王子提出新的挑战：如果公主在天亮前得知他的名字，他愿意被处死。
柳儿的自尽让图兰朵意识到爱的力量，最终她宣布嫁给王子，并称他的名字为“爱”（蒙古语意为“恋人”或“太平”）。
第一幕
宫殿前传令官宣读法令：“任何要想娶图兰朵公主的王子必须正确地回答她的三个谜语。如果回答错误，一律斩首示众。而在月亮升起时，波斯王子将被斩首。”
大家听到消息后，民众涌向宫门，侍卫粗暴地推开他们，一个瞎眼的老翁被推倒在地上，老翁的女仆柳儿为了救老翁喊叫起来。一个年青人听到她的呼叫声马上过来帮忙，并且认出那位老翁就是他失踪已久的父亲。
老翁是流亡在中国的鞑靼国王帖木儿，那个年轻人也就是鞑靼王子卡拉富（卡拉夫王子）。卡拉富见到父亲仍活着，他非常高兴。王子要求父亲不要透露他的名字，因为害怕征服多国的中国统治者知道。国王帖木儿告诉王子说，鞑靼国宫廷里的仆人中只有柳儿对国王仍旧忠心耿耿。王子问柳儿为什么还是那样忠心，她回答说，因为很久以前，王子曾向她微笑......
月亮升起了，民众看到年轻英俊的波斯王子将要被斩首了，民众请求图兰朵公主能够饶恕波斯王子。可是公主仍下令斩首。而图兰朵公主的出现引起了鞑靼王子对公主的爱慕。当他情不自禁地呼叫公主名字的时候，波斯王子被斩首了，民众则在恐慌中尖叫着。
鞑靼王子被公主的美貌深深打动。他决定要向公主求婚，当他走向铜锣并要敲打三下表示要娶图兰朵公主的时候，三位中国大臣平、庞、彭挖苦他说：“你还是好好保住你的人头，趁早回到你的国家去吧。皇家坟墓已满，我们不要再有笨笨的外邦人了。”鞑靼国王帖木儿也劝告儿子打消这个念头。暗恋着王子的女仆柳儿也认为王子不该去冒这个险。
对柳儿的忠心王子很感动，王子对柳儿说:“如果他不能答对公主的谜语而被斩首，希望柳儿继续效忠父亲，减少流亡的痛苦。”虽然三位大臣、帖木儿、柳儿多次劝告王子，但是王子已经下定心，任何人都劝说不了。
王子三次大叫公主图兰朵的名字。他冲向宫殿门前的铜锣，敲打了三下，宣布了向公主求婚。在宫殿阳台上观看的图兰朵公主接受了王子的挑战。
第二幕
第一景：宫中凉亭。日出前。三位大臣（平、潘、彭）对自己的工作作出抱怨：每天要阅读很多文书，主持无数宫廷内的各种仪式，还要筹备盛大婚宴或者丧事。大臣平突然想念他在河南的自然风景：他家旁边有湖，湖周围长满竹子。大臣彭想念他家乡的果园。大臣庞回忆他老家的花园。虽然三位大臣可以怀念他们的家乡，但是他们必须回到冷漠无情残酷的现实当中。他们不得不执行一些青年的死刑，他们永远记得这些青年的恐怖命运。宫廷里的乐器响起来了，皇帝将驾临，三位大臣作好迎接准备。
第二景：宫廷。白天。
皇帝阿儿顿，图兰朵公主的父亲，坐在御座上。他力劝那位求婚的王子撤回他的求婚决定，可是王子还是一意孤行。图兰朵出来对众人自述她对于先人的不幸所感到的仇恨，说：她的祖先罗玉铃太后抵抗男人的霸道，把国家治理得很好，人民老百姓过着安居乐业的生活，直到有一天有一个入侵的外国王子强暴她，并且杀死她。
长大后的图兰朵公主发誓要为祖先报仇，她憎恨所有向她求婚的男人。图兰朵公主劝告王子收回决定，但是王子对公主的爱意已定，无法收回。于是图兰朵公主讲出了第一个谜语：“什么东西在晚上出生，而在黎明死去？”王子正确回答:“希望。”
公主感到很惊讶地讲出了第二个谜语：“什么东西红如火，暖如火，又非火？”王子想了一会儿说：“热血（热情）。”
公主听后更加震惊了，民众对王子的聪明自信喝彩，更加激怒了公主，公主接着讲出了第三个谜语：“什么东西冷如冰，烧起来热如火？”正当王子思考的时候，公主很得意地逗弄著王子，以为王子肯定回答不了而被斩首，王子突然大声说：“就是你，图兰朵公主！”
民众立即欢腾起来呼唤著王子的胜利，公主随即跪在皇帝面前，哀求父王不要把她嫁出去。皇帝却坚持誓约是“神圣不可侵犯”，认为公主一定要按照誓约嫁给王子。正当公主悲痛万分之时，王子向公主提出了一个谜语：“如果在日出前图兰朵能说出王子的名字，你就可以处死我。”图兰朵公主接受这个猜谜提议。皇帝也向众人宣告希望王子在天亮时能成为他的驸马。
第三幕
第一景：宫中花园。晚上。在远处，宫廷中的传令官宣读图兰朵公主的命令：今晚北京城内所有人都不能入睡，如果在天亮前仍然不知道王子的名字，那么全城的人都要被处死。
三位中国大臣又再去见王子，他们说只要王子能放弃娶图兰朵公主，他们就会给王子钱财和女人。但王子仍然回绝。
接着，一群士兵拖出王子之父帖木儿和女仆柳儿。企图从他们的口中得知王子的名字，因为有人看见他们和王子说话。 图兰朵公主命令帖木儿和柳儿说出王子的名字。王子假装说他们不会知道。柳儿却宣称只有她才知道王子的名字，但是她不会透露的。大臣平用尽各种方法想从柳儿口中得知王子的名字，她坚持不说，于是受到拷打。
柳儿始终守口如瓶不肯透露，她的行为打动了图兰朵公主，图兰朵公主就问柳儿“什么力量驱使你如此坚强？”柳儿回答“是爱。”。图兰朵公主再次命令大臣平逼供出王子名字，大臣平便加重刑罚。柳儿没有被屈服反而对图兰朵公主说：“层层冰霜将你围住，一定会有火来熔化，你早晚会爱上他的！”
说完后，柳儿从一个士兵的腰带拔出短剑，向自己猛刺，当她迈步走向王子眼前的时候，众人喊着要她说出王子的名字，可她却倒地而死了。由于帖木儿眼睛瞎了，起初不知道柳儿已死，经过旁人告诉他，他知道后在极度的痛苦中大哭起来。
帖木儿警告说这种罪行会触怒上天。众人听后带着羞耻和害怕的心情安静下来。柳儿的尸体被抬走，悲痛的帖木儿和众人跟在后面走。当所有人都离开之后，剩下王子和图兰朵。王子责备图兰朵公主的残酷后把她抱在怀里并且强吻了她。
王子决定以真挚的爱情去打动图兰朵公主冷酷无情的心，他的一个吻点燃了公主心中的爱情之火，她希望王子带着这个神秘的爱离开，再也不要提出什么问题，但是王子最终却把自己的真名“卡拉富”告诉了公主，他的命运已掌握在公主的手中，可以随时被处死。
黎明时分已到，图兰朵公主却和卡拉富王子一同走到皇帝面前，图兰朵公主宣布她知道王子的名字，王子的名字就叫“爱！”（Amore，在意大利文中即“爱”）。于是，众人齐声向这对新人欢呼鼓掌。
歌剧《图兰朵》介绍
阿多诺（Theodor Wiesengrund Adorno，1903年9月11日—1969年8月6日，德国哲学家、社会学家、音乐理论家）在他1927年的一篇乐评中尖锐批判了当时红极一时的浪漫主义歌剧作曲家普契尼以及他的两部含有中国元素的作品《图兰朵》和《蝴蝶夫人》。阿多诺写道：“泛黄的浮夸、过时的异国情调——显而易见的五声调式、温柔的虐待狂混合在一起，这个托斯卡纳人（即普契尼）为此得意洋洋。”在此，他非常厌恶普契尼滥用五声调式、直白刻板的创作手法，认为它们只是庸俗博人眼球的把戏，而没有真正的艺术价值。
这部歌剧的女主角并不是图兰朵公主，尽管她的名字被用作剧名，但实际上她只是王子心中的一个执念，一个压迫着柳儿的阴影。
王子爱上了图兰朵？这两个人物原本毫无交集，爱情从何谈起？这部歌剧的重点在于，一个弱女子被图兰朵的华丽阴影所蒙蔽，她的唯一价值在于知道心上人的姓名，因此被公主施以酷刑逼供。当她决定献出生命并对公主唱出“您会爱上他的！”时，她终于从阴影中走出，在生命的终点获得了一次平等。
因此，《图兰朵》不是一个王子与公主终于相遇的童话故事，也不是一个有情人终成眷属的动人传说。它在血腥阴郁的氛围中，压迫并烧尽了整部剧中唯一配得上爱之名的感情，然后落幕。它讲述的不是爱的追寻，而是爱的寂灭。
