Rom, 1800: Cesare Angelotti konnte aus der Engelsburg, dem berüchtigten Staatsgefängnis, fliehen, wo er als politischer Gefangener seine Tage fristen musste. Er sucht Zuflucht in der Kirche Sant’Andrea della Valle und trifft dort auf seinen Freund, den Maler Mario Cavaradossi. Plötzlich erscheint dessen Geliebte, Opernsängerin Floria Tosca: Sie ist misstrauisch, weil die Kirchentüre versperrt war, und eifersüchtig, weil Cavaradossis Madonnen-Gemälde einer realen Dame sehr ähnlich sieht. Aber Cavaradossi kann die Situation entschärfen. Tosca geht. Wieder alleine schmieden Angelotti und Cavaradossi Fluchtpläne – da signalisiert ein Kanonenschuss, dass Angelottis Flucht bemerkt wurde. Sie verlassen beide die Kirche. Während die Kantorei probt, platzt Polizeichef Scarpia herein und lässt die Kirche nach dem flüchtigen Angelotti durchsuchen. Auch Tosca kommt erneut in die Kirche. Scarpia ist über das Verhältnis zwischen ihr und Cavaradossi unterrichtet und will sie eifersüchtig machen. Es gelingt ihm. Später lockt er Tosca zu sichin den Palazzo Farnese, und auch der festgenommene Cavaradossi wird ihm vorgeführt. Cavaradossi soll so lange gefoltert werden, bis Tosca das Versteck Angelottis verrät, was sie auch tut und was Cavaradossi erzürnt. Scarpia befiehlt Cavaradossis Erschießung, wenn sich Tosca ihm aber hingäbe, ließe er Cavaradossi frei. Sie willigt ein, und Scarpia verspricht, dass es eine Erschießung zum Schein wird. Tosca handelt sich von Scarpia noch einen Geleitbrief aus, damit sie und Cavaradossi Rom verlassen können. Während er diesen Brief schreibt, ersticht sie ihn. Daraufhin reinigt sie ihre Hände, nimmt Scarpia den Brief aus den toten Fingern, richtet ihr Haar und geht. In der Engelsburg berichtet sie Cavaradossi, dass die Erschießung nur vorgetäuscht werde, und sagt ihm, was er zu tun habe: Nämlich nach dem ersten Schuss zu Boden fallen und liegen bleiben. Jedoch ist es kein Scheinkommando, Scarpia hatte Anweisung gegeben, Cavaradossi wirklich zu töten. Die Polizei hat mittlerweile auch Scarpias Leiche gefunden und ist hinter Tosca her. Als sie begreift, dass Cavaradossi wirklich tot ist, stürmt sie auf die Spitze der Engelsburg und stürzt sich von dort in den Tod.