第一幕：故事讲述一位美国军官与日本艺妓的爱情故事。
 在居酒屋中，一位在日本驻守美国军官平克顿遇上了一位漂亮的艺妓蝴蝶。平克顿当场向蝴蝶求爱，蝴蝶接受了，于是他们举办了婚礼。媒公五郎撮合此次婚事，及安排他们于山间一所小屋暂宿。新娘子遂邀请众艺伎朋友们，参与这次充满喜悦及欢欣的大婚，而美国领事官夏普莱斯（Sharpless）亦有出席，但其后当听闻平克顿于日后可能会娶一个美国妻子时，顿感晴天霹雳。
 婚礼进行期间，蝴蝶夫人的和尚叔父来了，他怒责蝴蝶夫人竟敢背弃自己家族所信仰的佛教。平克顿深深感动：蝴蝶竟然为了他，做出如此的牺牲，他下定决心要好好照顾妻子。可惜他后来必须移防，于是和他妻子说：“我会带着玫瑰，在世界充满欢乐、知更鸟筑巢的时候回来。”