La storia inizia nella Città Proibita di Pechino, dove un mandarino annuncia un editto che definisce il destino amoroso della principessa Turandot: ella sposerà solo l’uomo di sangue reale che riuscirà a risolvere tre enigmi da lei proposti. In caso di fallimento, il pretendente sarà decapitato. Il giovane Principe di Persia, ultimo degli sfortunati aspiranti, è destinato all’esecuzione. Tra la folla si trovano il vecchio re tartaro spodestato, Timur, e la sua devota schiava Liù, che inciampano e vengono aiutati da un giovane straniero. Questo giovane, che si rivela essere Calaf, il figlio di Timur, si innamora a prima vista della bella ma glaciale Turandot. Nonostante le suppliche di Liù e dei ministri Ping, Pong e Pang, Calaf è determinato a rischiare la vita e suona il gong che sfida Turandot, annunciando la sua decisione di risolvere gli enigmi.

Inizia il secondo atto con Ping, Pong e Pang che esprimono il loro disprezzo per le continue tragedie causate dall’ostinazione di Turandot. Successivamente, durante il tentativo di dissuadere Calaf, l’Imperatore Altoum stesso cerca di convincere il giovane a rinunciare, ma Calaf resta fermo nella sua decisione. Turandot appare quindi e racconta la storia tragica della sua antenata, violentata e uccisa da un conquistatore straniero, giurando che nessun uomo avrà mai il potere su di lei. I tre enigmi vengono proposti e, contro ogni previsione, Calaf li risolve tutti. Turandot, disperata, supplica suo padre di liberarla dal vincolo del matrimonio con lo straniero. 

Calaf, comprensivo della disperazione di Turandot, le offre una via di fuga: se lei riuscirà a scoprire il suo nome prima dell’alba, egli accetterà di morire. La città viene messa sotto il bando di silenzio: nessuno deve dormire fino a che il nome non sarà scoperto. Nel frattempo, Liù e Timur vengono catturati e portati davanti a Turandot. Per proteggere Calaf, Liù sostiene di essere l’unica a conoscere il nome del principe, ma si rifiuta di rivelarlo. Sotto tortura, e per salvare il suo amato, Liù si uccide. 

Il sacrificio di Liù commuove profondamente Turandot, che finalmente si apre all’amore. Calaf la bacia appassionatamente, spezzando le sue difese e il gelo del suo cuore. Turandot si arrende all’amore e, al sorgere del sole, rivela di conoscere il nome dello straniero: “Amore”. I due si presentano davanti all’Imperatore, e Turandot annuncia che il nome del Principe è Amore.