ATTO PRIMO

Nella chiesa di Sant'Andrea della Valle, entra trafelato Cesare Angelotti, console della Repubblica Romana sconfitta dalle truppe borboniche; Angelotti è appena evaso dalla fortezza di Castel Sant’Angelo e in chiesa rintraccia la chiave che gli ha lasciato la sorella, la marchesa Attavanti. L’evaso si nasconde così nella cappella di famiglia, dove è stato lasciato l’occorrente per la fuga.
Entra in scena il vecchio sagrestano, che porta gli attrezzi del pittore Cavaradossi, impegnato a completare un’immagine di Maria Maddalena. Il sagrestano nota la somiglianza tra il dipinto e una fedele che frequenta assiduamente la chiesa (è la marchesa Attavanti). Cavaradossi si sofferma a contemplare il quadro e lo confronta con un'immagine di Tosca. Il sagrestano manifesta tutta la sua disapprovazione per le parole di Mario (“scherza coi fanti e lascia stare i santi”), che tuttavia lo zittisce regalandogli il paniere che contiene il suo pranzo.
Il sagrestano esce e Cavaradossi rimane solo. Angelotti abbandona il nascondiglio e riconosce nel pittore un amico che condivide le sue idee liberali. Sopraggiunge, però, Tosca, celebre cantante e amante di Cavaradossi; il pittore consiglia ad Angelotti di nascondersi nuovamente. Tosca, però, è insospettita dai sussurri che ha udito mentre entrava nella chiesa, poi, tranquillizzata, invita Mario a trascorrere la sera insieme, nella villa fuori Roma sede dei loro convegni amorosi. Cavaradossi cerca di porre fine in fretta al colloquio, adducendo la scusa del lavoro. Mentre Tosca sta per andarsene, riconosce nel dipinto la figura della marchesa Attavanti e fa una scenata di gelosia. Cavaradossi, comunque, riesce a placarla e ad allontanarla.
Un colpo di cannone segnala l’evasione di Angelotti e Cavaradossi decide di nascondere l’amico nella sua villa e i due escono per recarsi nel rifugio. Torna il sagrestano con la notizia della sconfitta dell'odiato Napoleone: nella chiesa si celebra un solenne Te Deum di ringraziamento. Entra Scarpia, il capo della polizia, accompagnato da alcuni sbirri. Una veloce perquisizione culminata con la scoperta di un ventaglio della marchesa Attavanti convince Scarpia che Angelotti è passato di lì e che Cavaradossi, che ha immortalato la sorella dell'evaso, è implicato nella fuga del rivoluzionario. Tosca torna per annullare l’incontro con Cavaradossi, perché a palazzo Farnese è stata indetta una veglia di gala alla quale Tosca non può assolutamente mancare. E’ sorpresa perché non trova più il pittore e Scarpia le mostra il ventaglio della Attavanti, per accendere la gelosia della donna. Tosca, accecata dal sospetto del tradimento, si precipita alla villa per sorprendere Cavaradossi con la marchesa. Scarpia, che la lanciato l’esca, incarica Spoletta e i suoi sbirri di seguire la donna. Ma l’obiettivo del capo della polizia è duplice: catturare e giustiziare i due cospiratori e fare sua Tosca, che già in passato aveva corteggiato senza risultati.

ATTO SECONDO

Scarpia è nel suo appartamento a palazzo Farnese, la tavola è apparecchiata per il pranzo. In lontananza si sentono i suoni della festa cui prende parte anche Floria Tosca e Scarpia decide di inviarle un messaggio dal contenuto ricattatorio.
Cavaradossi viene portato al cospetto di Scarpia per essere interrogato. Il capo della poliziia è convinto che il pittore conosca il nascondiglio di Angelotti. Arriva Tosca, preoccupata e Cavaradossi riesce a intimare alla donna il silenzio. Il pittore è portato nella stanza vicina per essere torturato mentre Tosca è straziata dalle urla del suo amante. Scarpia propone a Tosca di dire quanto sa, per mettere fine alle sofferenze di Cavaradossi; la donna tenta di resistere, ma alla fine cede. Mario capisce che Tosca ha parlato dagli ordini che Scarpia da ai suoi uomini. Arriva la notizia della vittoria di Napoleone, che ha rovesciato le sorti della battaglia, Cavaradossi alza un inno alla libertà. Scarpia fa portare via Cavaradossi e Tosca implora pietà per l’amato, chiede dunque quale sia il prezzo per salvargli la vita. Non è il denaro che interessa al capo della polizia, Scarpia non vuole soldi, vuole Tosca. La cantante, disperata, si appresta a cedere, ma Cavaradossi deve lessere liberato all’istante. Scarpia spiega che bisogna salvare le apparenze: Cavaradossi non sarà impiccato, ma fucilato, l’esecuzione però sarà finta. Nel frattempo Spoletta annuncia che Angelotti si è ucciso per non essere catturato. Tosca chiede un salvacondotto affinché possa lasciare Roma con Cavaradossi. Scarpia la accontenta e si accinge ad abbracciarla; Tosca afferra un coltello dalla tavola e pugnala, uccidendolo, il barone capo della polizia.