Nagasaki, 1900. Un officier de la marine américaine, Pinkerton, épouse une Geisha, Butterfly, avant de partir sur son navire. Par amour, la jeune femme a renoncé à sa religion et est rejetée des siens. Elle met au monde un garçon. Quelques années plus tard, Pinkerton revient mais marié a une Américaine et veut reprendre son fils...
En 1860, Yoshiwara, le quartier reserve de Tokyo, abrite une jeune geisha dont un officier russe tombe amoureux. L'officier est en possession de documents derobes par un traitre et interessant la defense japonaise. Mais decouvert et blesse lors de sa fuite, il meurt d'epuisement tandis que la jeune japonaise est fusillee pour complicite.