Cho-Cho wächst bei ihrer Adoptivmutter in einem Teehaus auf und wird dort zur Geisha ausgebildet. Wegen ihres Tanzes und ihres Gesangs ist sie bei den Gästen des Teehauses sehr beliebt. Unter diesen ist auch der amerikanische Offizier Pinkerton, der sofort dem Zauber dieses exotischen Schmetterlings verfällt. Auch Cho-Cho kann ihre Gefühle für den Offizier nicht verbergen und so beschließt Pinkerton die Japanerin „auf Zeit“ zu heiraten, denn er muss zurück in sein Heimatland.
Es beginnt eine Zeit der Ungewissheit und was Pinkerton nicht weiß: auf ihn wartet nicht nur Cho-Cho, sondern zusammen mit ihr auch das gemeinsame Kind.