Akt I
Malarz Mario Cavaradossi wykonuje prace malarskie w Kościele św. Andrzeja. Schronienia na terenie kościoła szuka polityczny uciekinier. Mario udziela mu pomocy. Prawdę ukrywa przed zazdrosną panią swego serca - słynną śpiewaczką operową Toską. Zabiera uciekiniera do swojej willi. Udaje mu się go ukryć tuż przed przybyciem Scarpii – oficera policji. Scarpia, który podejrzewa Maria, wywołuje w sercu Toski niepokój. Pod wpływem Scarpii Tosca zaczyna podejrzewać Maria o niewierność. Biegnie do jego willi. Jest śledzona.
Akt II
Scarpia bierze udział w uroczystości w Pałacu Farnese. Przyjęcie uświetnia swoim śpiewem Tosca. Prawa ręka Scarpii, Spoletta, przybywa z Mario, który został aresztowany. Mario zostaje poddany torturom. Przesłuchiwana przez Scarpię Tosca, nie mogąc znieść tortur, zdradza mu miejsce, w którym ukrywa się uciekinier. Mario zostaje skazany na śmierć, jednak Scarpia obiecuje Tosce, że ocali mu życie. W zamian jednak Scarpia oczekuje, że Tosca spędzi z nim noc. Tosca udaje, że się zgadza. Jednak gdy Scarpia się do niej zbliży – Tosca pchnie go nożem.
Akt III
Mario czeka na egzekucję. Tosca informuje go o śmierci Scarpii. Egzekucja Maria ma być pozorowana – ten musi jednak udawać martwego najlepiej, jak potrafi. Przybywa pluton egzekucyjny. Żołnierze oddają salwę. Mario pada. Tosca odkrywa, że naprawdę został zabity. Z zamiarem aresztowania Toski pojawia się Spoletta. Toska popełnia samobójstwo.
