第1幕
女優になることを夢見ているかわいい小間使いのアデーレは、アイゼンシュタイン家の裕福な家で働いている。彼女のロザリンデ主婦の崇拝者であるアルフレードが、窓の下でセレナーデを歌っている。崇拝の対象であるロザリンデと逢引しようと企んでいる彼は、アデーレにオルロフスキー公爵邸で開かれる仮面舞踏会への招待状を手渡す。アデーレは喜んでいる。残ったのは、ロザリンデ婦人が使用人を解放するための言い訳を考え出すことと適切な服を手に入れることだけである。残念ながら、ロザリンデは小間使いの説得に屈さない。家の主、投資家であるハインリッヒ・アイゼンシュタインが現れる。彼には悪い知らせがある。他人の土地で密猟したことで、彼は8日間の禁固刑にされてしまった。アイゼンシュタインは自分自身を有罪とは見なしていないが、彼の弁護士であるブリントは有罪と見なしている。そこへブリント弁護士がやってくる。彼は事件を再考することを約束する。ロザリンドとハインリッヒは彼を叱る。弁護士は去り、夫婦は放っておかれ、ハインリッヒはロザリンデに彼の偶発的な密猟について話す。彼の話では、エイゼンシュタインが妻から隠したい詳細が時々出てくる。即興でなんとか妻をだます必要がある。訪ねてきた友人の劇場監督ファルケは、ハインリッヒに見事に嘘をつくのを手伝っている。ロザリンドから密かに、ファルケは友人をあるマルキ・ド・カラムボリ侯爵と名乗って舞踏会に行き、朝に刑務所に出頭するように誘う。危険なベンチャーはアイゼンシュタインを喜ばせる。別れの瞬間がやってきて、夫婦は感動的に別れ、ハインリッヒは悲しんでいるロザリンデを放っておく。アルフレードはすぐにこの状況を利用する。彼は愛する人の家に主人として定住し、無暗にワインを飲み始める。ところが、そこへ夫を連行しに来た刑務所長フランクが現れ、アルフレードがロザリンデの夫であると勘違いしてアイゼンシュタインの身代わりにアルフレードは刑務所に連れて行かれる。
第2幕
オルロフスキー公爵邸では華やかに舞踏会が行われている。舞踏会の手厚い開催者の公爵は、朝まで飲みながら楽しもうと招待客たちに声をかける。仮面や衣裳は招待客を認識できないままにするので、一連の可笑しい誤解が生じる。ファルケはピンクのドレスを着た女性に連れ去られ、今のところ、これがロザリンデのドレスを借りて着込んだアデーレだとは知らないまま。アイゼンシュタインの注意は、こうもりの扮装を着た神秘的な伯爵夫人に釘付けになっている。彼女は皆の称賛に値するように、ハンガリーの民族舞踊チャールダーシュを歌って演奏する。オルロフスキー公爵は、男爵夫人であると考えている魅力的なアデーレを、侯爵であると考えているハインリッヒに紹介する。露出を恐れて、小間使いと家の主はお互いを裏切らないように強制されている。終に、ハインリッヒは美しい見知らぬ人と一緒に放っておかれ、こうもりの仮面の下に彼自身の妻が隠れているとはまったく気が付かず口説きだす。ロザリンデは、彼女が夫にプレゼントした懐中時計を浮気の証拠にしようと考えて、興奮した心のハートビートをチェックする振りをして、言葉巧みに取り上げる。
その間、舞踏会は続いている。招待客たちは「ラブショット」で親しくお酒を飲み交わしたり、踊ったりする。朝までに、エイゼンシュタインとフランクは刑務所に行かなければならない。1人は逮捕中、もう1人は勤務中になる。ハインリッヒは驚いたことに、フランクから、前夜ロザリンデの夫を独房に連れて行ったことを知る。千鳥足でアイゼンシュタインとフランクは刑務所の城に向かう。
第3幕
刑務所には、朝っぱらからしこたま酔っ払った看守が勤務中である。舞踏会から帰ってきた彼のボスである刑務所長はお風呂を浴びたい気分。アイゼンシュタインがやってくる。嫉妬深い夫は彼のダブルが誰であるか知りたがっている。 そこに、本当の有罪者の代わりに逮捕中であるアルフレートの要請で呼ばれたブリント弁護士が来る。激怒したハインリッヒは様子をうかがうためにブリントから服とかつらをむしり取って追い出し弁護士に変装する。彼は、疑似アイゼンシュタインに個人的に尋問したいと考えている。
偽の「弁護士」と話しているアルフレードは、アイゼンシュタインの家での昨日の経緯の話に対する偽弁護士の暴力的な反応に驚いている。ロザリンデは刑務所を訪れる。夫は彼女に厳しい態度だが、アイゼンシュタイン夫人は夫に彼の浮気の証拠である奪い取った懐中時計を取り出して見せ、逆に夫をぎゃふんと言わせてしまう。追い詰められたアイゼンシュタインは許しを請う。そこにオルロフスキー公爵その他舞踏会の続きを切望している客たちぞろぞろが現われる。こうもりは彼女の匿名を皆に明らかにし、アデーレはすぐにファルケ氏の劇団のメンバーになる。 「マダム・モラルは私たちにレッスンを教えてくれたので、ムッシュー悪徳は恥をかかされた」と全員が満場一致で認めた。
