画家马里奥‧卡瓦拉多西因掩护政治犯安格罗蒂而被捕，警察总监斯卡皮亚在搜查卡瓦拉多西的住所时看到了卡瓦拉多西的恋人——歌剧演员托斯卡，顿时心起邪念，想占有托斯卡。
他威胁托斯卡说，卡瓦拉多西将被判处死刑，但是，只要托斯卡愿意委身于他，他可以让枪手在枪毙卡瓦拉多西时，在枪中装入虚弹，从而使卡瓦拉多西免于一死。
计谋掩不住斯卡皮亚想要得到托斯卡的焦急，他扑向她，托斯卡在万分惊恐中，用餐刀刺入了斯卡皮亚的胸膛，使这个恶棍当场毙命。
次日，当托斯卡来到城堡的刑场时，才发现她受了斯卡皮亚的骗。她的爱人卡瓦拉多西仍然被处死了，托斯卡悲痛欲绝。
正在此时，她刺死斯卡皮亚的事也被警察知道，警察追来了，托斯卡在悲愤与绝望之中，从城堡的高墙上跳下。