Acţiunea se petrece la Pekin, în timpurile nedefinite ale basmelor populare
ACTUL I
Un mandarin de la curtea împăratului Altoum anunţă că fiica acestuia, principesa Turandot, se va căsători cu pretendentul de sânge regesc care va izbuti să dezlege cele trei enigme propuse de ea. Ultimul dintre temerarii care, cuceriţi de neasemuita frumuseţe a principesei, îşi încercase norocul, prinţul Persiei, urma să fie decapitat, asemenea tuturor celorlalţi tineri veniţi până acum. Mulţimea, adunată la porţile palatului, aşteaptă execuţia îndrăzneţului. Oamenii, strânși în grupuri, sunt împrăştiaţi cu brutalitate de garda imperială, care încearcă să facă loc cortegiului ce urma să-l ducă la locul execuţiei pe prinţul persan. În învălmăşeala care se produse, un bătrân este doborât la pământ, iar micuţa sclavă care îl însoţeşte strigă după ajutor pentru a-şi salva stăpânul. Un tânăr se desprinde din mulţime şi aleargă spre bătrânul prăbuşit; surpriza şi uimirea se citesc pe feţele celor trei: sub hainele sărăcăcioase se ascundea bătrânul Timur, regele detronat al Tatariei, tatăl tânărului prinţ Calaf, ce se afla acum în faţa lui! Soarta îi despărţise de multă vreme pe tată de fiu şi această regăsire neaşteptată le aduce pentru un moment fericire, lor şi tinerei sclave Liu. Impresionat de credinţa şi devotamentul plăpândei fete, Calaf o întreabă ce a determinat-o să-şi urmeze stăpânul în surghiun. Răspunsul ei este simplu şi impresionant: făcea acest lucru pentru că într-o zi, demult, tânărul prinţ îi dăruise un zâmbet.
Apariţia de o clipă a lui Turandot în lumina lunii are efectul unei vrăji atotbiruitoare, care robeşte pentru totdeauna inima lui Calaf. Îndrăgostit fulgerător de cruda şi frumoasa principesă, el aleargă fascinat spre porţile palatului, pentru a încerca, la rândul său, să dezlege enigmele. Este înconjurat de trei măscărici, miniştri în același timp, Ping, Pang şi Pong, care încearcă să-l oprească pentru a-i cruţa viaţa. Bătrânul Timur caută şi el să-l facă să renunţe, asemenea sclavei Liu, care i se alătură. Cuvintele ei îl înduioșează pe Calaf, dar nu reuşesc să-i schimbe hotărârea.

ACTUL II
Într-o atmosferă senină, Ping, Pang și Pong îşi amintesc de liniştea şi pitorescul căsuţelor lor, al locurilor natale cărora le duc dorul şi care reprezintă bucuria vieţii lor. În amfiteatrul impunător al palatului, demnitarii curţii aşteaptă începerea teribilului examen la care avea să participe necunoscutul străin ce nu se lăsase impresionat nici de victimele de până acum ale principesei, nici de rugăminţile părinteşti. Un vechi imn precedă apariţia lui Turandot, frumoasă şi cu privirea rece a idolilor neîndurători. Ea le explică tuturor de ce sunt sortiţi morţii tinerii care nu reuşesc să-i dezlege tainele; răzbună în felul acesta o străbunică din neamul său, pe frumoasa Lu-Ling, care fusese dezonorată în propriul ei palat. Confruntarea dintre principesă şi Calaf este aşteptată cu teamă şi curiozitate. Sigură pe sine şi dornică să-l intimideze pe temerarul necunoscut, Turandot îi aminteşte: „Enigmele sunt trei, moartea este una”. Calaff îi răspunde încrezător: „Enigmele sunt trei, una este viaţa”. Prima întrebare capătă răspunsul: fantoma care se naşte în fiecare noapte şi moare în fiecare dimineaţă este Speranţa. Asistenţa comentează uimită. Curând, se aude răspunsul şi la cea de a doua întrebare: Sângele este acela care clocoteşte, fierbinte ca o febră, sau este rece ca gheaţa. Şi ultima enigmă este dezlegată: gheţarul care înfierbântă este ea – principesa Turandot. Mulţimea se dezlănţuie într-o cascadă de voci eliberate de sub teroarea neîntreruptelor crime. Dar principesa încearcă să se elibereze de legământul făcut şi-i cere împăratului să o salveze, să nu o dea unui străin. Dorind să o cucerească din dragoste, Calaf îi oferă o şansă: dacă până în zorii zilei Turandot va reuşi să-i afle numele, el consimte să aibă aceeaşi soartă cu a tinerilor veniţi până atunci, dacă nu – ea va deveni soţia lui.

ACTUL III
E noapte, dar în cetate nimeni nu doarme din porunca lui Turandot, care a hotărât să afle cu orice preţ numele străinului ce o învinsese. Plin de speranţă, Calaf aşteaptă ivirea zorilor, care îi vor aduce victoria deplină. Dar zorile întârzie şi până atunci oamenii principesei supun unui interogatoriu chinuitor pe bătrânul Timur şi pe micuţa sclavă Liu, despre care aflaseră că ştiu numele străinului. Torturată sub ochii îngroziţi ai oamenilor, Liu păstrează cu sfinţenie taina de care depinde viaţa omului iubit. Tăcerea ei nu poate fi înţeleasă încă de „principesa de gheaţă”, dar, înainte de a-şi curma viaţa, Liu îi prezice că la ivirea zorilor va fi învinsă de aceeaşi forţă care copleşeşte inima ei. Cu un pumnal smuls de la un oştean, mica sclavă pune capăt chinurilor pe care nu le mai putea îndura şi viaţa ei se stinge ca o ofrandă imaculată pe altarul iubirii. Finalul operei aduce lumină pentru toţi cei care o aşteptau cu înfrigurare. Calaf topeşte într-o îmbrăţişare inima de gheaţă a frumoasei Turandot, în ochii căreia apar pentru prima dată lacrimi. Glasurile lor se unesc cu ale mulţimii într-un şuvoi luminos, ca o forţă a biruinţei asupra răului.