제1막
북경의 황궁 성벽에서 만다린이 일반인들에게 법령을 읽는다. 투란도트 공주의 결혼 승낙을 얻고 싶어하는 모든 남자는 세 가지 수수께끼를 풀어야 한다. 풀지 못하는 사람은 죽을 것이다. 오늘은 젊은 페르시아 왕자가 처형될 날이다. 흥분에 군중은 궁전으로 돌진하지만 경비원은 사람들을 밀친다. 한 노인이 땅에 쓰러자고, 절망에 빠진 소녀가 도움을 청한다. 군중에서 한 청년이 나타난다. 노인이 바로 그의 아버지이다! 하지만 그들의 예상치 못한 만남은 기뻐할 일이 아니다. 적들은 늙은 티무르의 왕좌를 빼앗아 고국에서 추방했다. 그의 아들 칼라프는 모든 사람에게 자기의 이름을 숨기고 외국 땅을 방황하게 한다. 칼라프와 짝사랑에 빠진 노예 소녀인 충실한 류가 티무르를 동행한다. 광장에서 사형 준비가 진행 중이다. 밤이 온다. 달이 떠오르면서 사람들은 투란도트의 등장을 기다리고 있다. 엄숙한 행렬이 다가온다. 그 반대쪽에는 페르시아 왕자의 처형의 장례식 행렬이 있다. 군중은 연민을 느끼며 투란도트에게 자비를 구한다. 칼라프는 잔인한 공주에게 화난 저주를 보낸다. 그러나 마침내 공주가 나타나고, 칼라프는 그녀의 아름다움에 눈이 멀었다. 그의 아버지는 헛되이 그를 막아 본다. 칼라프는 투란도트의 사랑을 얻기로 결심한다. 갑자기 핑, 퐁, 팡 장관들이 나타나 칼라프를 막는다. 그들은 왕자에게 경고하고, 그를 조롱하고, 투란도트에 대한 사랑 때문에 죽은 자의 망령들을 부른다. 류는 칼라프에게 같이떠나 달라고 간청한다. 그녀와 아버지는 칼라프가 죽으면 못 살겠다. 칼라프는 간청에 감동을 받았지만 투란도트에 대한 그의 사랑을 포기할 수 없다. 그가 신호하고, 만다린이 거대한 징을 세 번 치고 칼라프가 대회에 참가하기로 결정했다고 발표한다.
제2막
장면 1
핑, 퐁, 팡은 투란도트의 수수께끼를 풀기로 결정한 알려지지 않은 왕자의 운명을 이야기한다. 아침에는 무엇이 올 것인가? 결혼식 아니면 사형? 그들은 황궁에서 멀리 떨어진 자연 속에서 평화롭고 고요한 삶으로 돌아가는 것을 꿈꾼다. 그러나 더 많은 사랑에 빠진 미치광이들은 그들의 행운을 시험하고 싶어한다. 더 많은 머리가 공주를 기리기 위해 집행자에 의해 날아간다. 투란도트를 물리치고 그녀에게 사랑을 심어주고 끊임없는 처형으로부터 나라를 구할 수 있는 사람이 언제 올 것일까?
장면 2
사람들은 궁전 앞 광장에 모인다. 그 중에 티무르와 류가 있다. 드디어 알톰 황제가 나타난다. 그는 왕자에게 경쟁을 포기하라고한다. 만다린은 시험의 끔찍한 조건을 반복한다. 엄숙한 행렬의 앞에는 투란도트가 나타난다. 그녀는 모든 남자들에 대한 증오로 가득 차 있다. 수천 년 전이 궁전에서 외국 정복자가 중국 공주를 검탈했고 그녀의 외침은 수세기를 걸쳐 투란도트의 마음 속에 울려 퍼졌다. 이 불명예에 대해 그녀는 모든 이방인들에게 복수한다. 아무도 그녀의 남편이 될 수 없다. 수수께끼는 세 개이고, 죽음은 하나가 있다. 그러나 칼라프는 세 개의 수수께끼가 있고 하나의 삶이라고 자랑스럽게 그녀에게 대답한다. 투란도트는 첫 번째 수수께끼를 만든다. «어떤 밝은 비전이 밤에 태어나 사람을 유혹하고 다음날 밤에 다시 태어나기 위해 아침에 죽습니까?» «투란도트에게 끌리는 희망»이라고 왕자의 대답이다. 옆에 있는 현자들은 첫 번째 수수께끼에 대한 정답은 두루마리에 쓰여진 것처럼 희망이 맞다고 확인한다. 두 번째 수수께끼는 «불꽃이 아니지만 불꽃과 같은 것이 무어시냐»는 질문입다. «사람이 죽으면 얼고, 이기면 태양처럼 타오른다». 당황해서 칼라프는 침묵한다. 황제와, 류, 모든 사람들이 그를 격려하고 그는 정답을 생각해낸다. 정답은 «투란도트에 대한 사랑으로 그의 몸에서 타는 피»이다. 공주가 분노와 두려움에 빠져 서둘러 세 번째 수수께끼를 묻는다. «얼음과 같지만 불에서 얼어버리는 것이 무엇입니까? 당신이 자유로움을 원한다면 그것은 당신을 노예로 만들며 노예가 되면 당신을 왕으로 만든다». 투란도트는 왕자를 조롱한다. 그가 태울 얼음은 무엇인가? 그러나 칼라프는 세 번째 수수께끼도 푼다. 이것은 바로 투란도트고 그녀의 마음의 얼음은 그의 사랑의 불꽃으로 타오를 것이다. 사람들은 승자를 칭찬한다.
투란도트는 아내로서 외국 사람에게 그녀를 보내주지 말라고 공포에 질려 애원하지만 황제는 단호하다. 황제의 약속은 신성하다. 그러나 칼라프는 공주의 의지에 반하는 결혼을 원하지 않으며 공주의 사랑을 얻어야 한다. 칼라프는 투란도트에게 일출까지 하나의 수수께끼만 풀도록 초대한다. 북경 전역에서 아무도 그의 이름을 알고 있지 않다. 공주가 그의 이름을 알아내면 그는 죽을 준비가 될 것이다.
제3막
장면 1
황궁의 정원에서 멀리 떨어진 전령의 외침이 들린다. 투란도트는 죽음의 협박으로 오늘 밤 북경에서 아무도 잠을 자면 안 된다는 명령을 내린다. 해가 뜨기 전에 알려지지 않은 왕자의 이름을 꼭 밝혀야 한다. 한편 칼라프는 투란도트의 사랑을 꿈꾼다. 그의 품안에서만 그녀가 비밀을 알게 될 것이고 떠오르는 태양이 그의 승리를 비출 것을 상상한다.
핑, 퐁과 팡은 사랑, 부, 그리고 마침내 연민에 대한 말로 칼라프에게 투란도트를 포기하라고 한다. 공주가 아침까지 그의 이름을 알아내지 못하면 수천 명의 사람들이 고통 속에서 죽을 것이라고 설명한다. 그러나 칼라프는 그들의 말에 저항한다. 칼라프는 전 세계를 멸망시켜도 투란도트를 포기하지 않을 것이다. 잡힌 류는 왕자님의 이름을 그녀만 알고 있지만 아무리 고문해도 이 비밀을 드러내지 않는다고 말한다. 투란도트는 류의 용기에 놀랐다. 무엇이 그녀에게 그러한 힘을 줄까? 류가 자신의 생명을 기꺼이 희생하는 사랑의 힘이다. 곧 투란도트도 사랑을 알게 될 것이지만 류는 이것을 보지 못할 것이다. 류가 투란도트에게서 단검을 빼앗아 자신을 찌른다. 티무르와 사람들은 류의 죽음을 몹시 슬퍼한다.
열렬한 고백과 키스로 칼라프는 투란도트의 차가운 마음에서 사랑을 일깨운다. 이방인 칼라프는 용기와 열정으로 공주의 자존심을 물리치고 이제 그녀가 칼라프의 여자가 되었다. 왕자는 자기 이름을 투란도트에게 알려준다. 밤이 끝나고 해가 뜬다.
장면 2
모인 사람들 앞에서 투란도트는 칼라프의 수수께끼를 푼다. 그의 이름은 사랑이라고 한다. 모두가 사랑, 태양, 삶에 대한 찬송을 부르고 있다.
