Acte I
Devant les murs du palais impérial de Pékin, un mandarin lit une proclamation annonçant que la princesse Turandot n’épousera qu’un prétendant de sang royal qui répondra aux trois énigmes posées par elle. Les prétendants qui ne répondront pas seront décapités. Le prince de Perse vient d’échouer dans sa tentative et trouvera bientôt la mort à la potence. La foule attend avec impatience l’exécution, tandis que certains appellent la princesse pour arrêter le cruel bain de sang. Soudain, un vieil homme tombe à terre. Un homme plus jeune se précipite à son secours, reconnaissant que le vieil homme est son père qu’il croyait mort. Les joyeuses retrouvailles entre le père et le fils sont quelque peu apaisées lorsque Calaf, le jeune homme, informe son père, Timur le vieux roi des Tartares, qu’ils sont persécutés par des ennemis. Timur a échappé à l’ennemi avec l’aide de Liu, son fidèle serviteur. Alors que le prince de Perse est conduit à l’échafaud, la foule déplore sa beauté et son jeune âge. Turandot apparaît un instant, signalant que l’exécution peut avoir lieu. Calaf, l’ayant aperçue un instant, est épris. Il doit résoudre les énigmes et épouser la princesse. Timur supplie son fils de s’enfuir et de sauver sa vie, et les trois ministres impériaux Ping, Pang et Pong, supplient également l’homme anonyme de reconsidérer sa décision. Même Liu, qui aime secrètement Calaf depuis de nombreuses années, lui demande de partir, mais il la console en lui disant qu’il ne peut pas être ébranlé. Calaf a pris sa décision. Il s’approche des portes du palais, frappe le gong trois fois et appelle trois fois le nom de Turandot, acceptant le défi que beaucoup avant lui ont échoué et payé de leur propre vie.

Acte II
Les trois ministres de type comedia dell’arte, Ping, Pang et Pong, discutent des rites funéraires ou du défilé de la victoire du prince inconnu. Ils se lamentent sur le carnage incessant de Turandot et aspirent au bon vieux temps du passé tranquille, espérant pouvoir profiter des joies de la nature. Ils rêvent du temps où la paix reviendra et où un prétendant vaincra la princesse de glace, mais assez vite ils sont ramenés à la réalité et se rendent au palais royal pour assister, une fois de plus, à une cérémonie d’énigmes. Beaucoup se sont rassemblés au palais où le vieil empereur Altum implore une fois de plus Calaf de lui sauver la vie, mais personne ne peut faire changer d’avis Calaf, pas même Turandot elle-même qui apparaît et explique pourquoi elle est si cruelle envers ses prétendants. Il y a longtemps, dit-elle, un roi étranger a violé son ancêtre et Turandot a juré de venger cet acte horrible. Calaf est prêt et fournit facilement la réponse à la première énigme. C’est l’espoir, qui renaît chaque nuit, dit-il. La deuxième énigme est plus difficile pour Calaf mais il fournit à nouveau la bonne réponse : le sang s’enflamme comme une flamme. Turandot est quelque peu agitée. Sa troisième question semble avoir raison du prince : « Quelle glace donne le feu ? » demande-t-elle et Calaf finit par revendiquer sa victoire. La réponse est bien sûr Turandot elle-même. Le peuple salue le prince victorieux mais Turandot supplie son père : elle ne veut pas épouser le prince. Altum ne peut pas aider sa fille, mais Calaf arrive avec une proposition : il posera une énigme à la princesse. Si elle parvient à deviner son nom avant l’aube, il sera prêt à mourir. Turandot accepte le défi.

Acte III
Turandot envoie ses messagers à travers la ville pour découvrir le nom du prince. Personne ne dormira cette nuit, dit le décret, tant que le nom ne sera pas découvert. Dans le jardin du palais, Calaf attend le matin tandis que les trois mandarins lui demandent de s’enfuir et lui offrent de l’argent et d’autres femmes. Mais Calaf est très têtu. Il ne renoncera pas à Turandot. Les tortionnaires traînent Timur et Liu. Ils ont été vus en train de parler avec le prince et on espère qu’ils pourront fournir le nom que tout Pékin recherche. Turandot leur ordonne de parler, mais Liu, pour sauver la vie de son maître, dit qu’elle seule connaît le nom mais ne le révélera jamais à cause de son amour pour Calaf. Arrachant un poignard à l’un des gardes, Liu se poignarde et meurt. Calaf et Turandot restent seuls sur scène. Il l’embrasse passionnément. Le baiser fond dans la princesse de glace. Elle avoue que depuis le début elle craint et aime le prince inconnu. Elle espère que Calaf est heureux de savoir qu’elle l’aime et lui demande de partir. Mais Calaf révèle simplement sa véritable identité à Turandot, mettant sa vie entre ses mains. Elle reprend son attitude d’antan, se précipite pour convoquer l’empereur et la cour, annonçant qu’elle a révélé le nom de l’étranger : c’est « Amore » – l’amour. Tout est bien qui finit bien.