Acte I
Rome, 17 juin 1800, midi.
Dans l’église Sant’Andrea della Valle, déserte, Cesare Angelotti, prisonnier politique pro-Napoléonien, arrive après s’être évadé de sa cellule du Castel Sant’Angelo. Condamné pour trahison, Angelotti trouve refuge dans la chapelle privée de la famille Attavanti. Grâce à une clé laissée par sa sœur, la marquise Attavanti, il y pénètre et se prépare à se déguiser avec les vêtements féminins qu’elle a laissés à son intention. Le peintre Mario Cavaradossi revient à l’église pour poursuivre son tableau de Marie-Madeleine. Le sacristain, qui éprouve de l’animosité envers l’artiste, est surpris de constater la ressemblance entre le personnage peint et une inconnue qui a récemment visité l’église. Il s’avère que la sœur d’Angelotti, la marquise, a servi de modèle à Cavaradossi sans le savoir.
Le sacristain s’en va et Angelotti sort de la chapelle. Lui et Cavaradossi, de vieux amis, se reconnaissent, mais n’ont pas le temps d’échanger un mot, car la voix de la cantatrice Floria Tosca, amante de Cavaradossi, se fait soudain entendre. Angelotti se cache, et Tosca, jalouse, accuse Mario d’être avec une autre femme. Cavaradossi apaise ses soupçons, et ils conviennent de se retrouver à sa villa le soir même. Cependant, la jalousie de Tosca ressurgit lorsqu’elle remarque la ressemblance entre le tableau de Marie-Madeleine et la marquise Attavanti qu’elle reconnaît. Cavaradossi la rassure et la raccompagne. Angelotti réapparaît, et Cavaradossi lui propose de se cacher dans le puits du jardin de sa villa. Un coup de canon tiré depuis le château Saint-Ange signale que la fuite d’Angelotti a été découverte. Cavaradossi décide d’accompagner lui-même son ami à la villa.
Le sacristain revient et annonce à la chorale que Napoléon a été vaincu à la bataille de Marengo et qu’un Te Deum festif sera donné à l’église, ainsi qu’une cantate interprétée par Tosca au palais Farnèse. Le commissaire Scarpia, qui traque Angelotti, arrive à l’église. Il interroge le sacristain et soupçonne un lien entre Angelotti, le peintre, et la marquise Attavanti, dont il retrouve l’éventail et le panier de provisions d’Angelotti. Tosca revient informer Cavaradossi qu’elle ne pourra pas venir chez lui ce soir-là, car elle doit chanter au concert du palais. Mais Cavaradossi est parti, et sa jalousie se ravive, surtout lorsque Scarpia lui montre l’éventail de la marquise. Furieuse, Tosca se précipite à la villa de Cavaradossi, et Scarpia envoie son agent Spoletta la suivre. Alors que le Te Deum commence et que le chœur chante dans l’église, Scarpia imagine un avenir où tous ses désirs se réalisent : il possédera Tosca et enverra son amant à la mort.
Acte II
Rome, 17 juin 1800, soir.
Dans sa chambre du palais Farnèse, Scarpia est obsédé par Tosca et Cavaradossi. Il lui écrit un billet l’invitant dans sa chambre et charge son agent Sciarrone de le lui remettre à son arrivée au concert. Spoletta revient de la villa de Cavaradossi, annonçant qu’Angelotti est introuvable, mais que le peintre a été arrêté. Scarpia interroge Cavaradossi, qui nie connaître le lieu où se trouve Angelotti.
À la fin du concert, Tosca est amenée dans la chambre de Scarpia. Il fait enfermer Cavaradossi dans une pièce voisine et l’interroge. Elle ne révèle rien, jusqu’à ce que Scarpia lui dise que son amant est torturé pour lui extorquer la vérité. Entendant ses cris, Tosca s’effondre et révèle la cachette d’Angelotti. À ce moment précis, Sciarrone entre, annonçant le succès de la contre-attaque de Napoléon à Marengo. Fou de joie, Cavaradossi exulte, ce dont Scarpia se sert comme prétexte pour ordonner son exécution.
Tosca supplie Scarpia d’épargner son amant. Scarpia accepte, à une condition : qu’elle se donne à lui. Au même instant, Spoletta annonce qu’Angelotti s’est suicidé, ayant compris qu’il avait été découvert. Scarpia déclare à Tosca que le sort de Cavaradossi repose désormais entièrement entre ses mains. Elle accepte le marché, et Scarpia ordonne à Spoletta de simuler une exécution, « comme la dernière fois ». Tosca exige un sauf-conduit pour elle et Mario. Tandis que Scarpia le rédige, elle aperçoit un couteau sur son bureau. Lorsqu’il s’approche d’elle pour réclamer ce qu’il désire, elle le poignarde en s’écriant : « Voici le baiser de Tosca ! ». Une fois certaine de sa mort, elle prend le sauf-conduit et part empêcher l’exécution. Avant de partir, guidée par sa foi profonde, elle allume deux bougies et dépose un crucifix sur le corps de Scarpia.
Acte III
Rome, 18 juin 1800, aube.
L’aube se lève sur le château Saint-Ange. Au loin, un jeune berger chante. Les cloches de l’église sonnent pour la prière du matin, et Cavaradossi corrompt le geôlier pour qu’il remette une dernière lettre à Tosca. Soudain, Tosca arrive avec le sauf-conduit. Les amants le lisent avec joie. Tosca avoue à Mario avoir tué Scarpia et lui ordonne de coopérer avec les soldats, car l’exécution ne sera qu’une mascarade. Un peloton d’exécution entre, tire et repart. C’est alors seulement que Tosca découvre la vérité : Scarpia l’a trompée. Les balles étaient réelles, et Cavarad
