25 мая 17:00.
Рим, 1800 г. Наполеон под стенами города, решается судьба Итальянской республики. Бежавший из заключения республиканец Цезаре Анджелотти прячется в церкви, где работает художник Марио Каварадосси. Марио узнает в Анджелотти одного из консулов Итальянской республики и предлагает ему убежище в своем доме. В церковь также приходит известная певица Флория Тоска, возлюбленная Каварадосси. Влюбленные договариваются встретиться вечером. Тоска, а за ней и Анджелотти с Каварадосси, покидают храм.
В Сант-Андреа появляется шеф римской полиции барон Скарпиа, идущий по следу беглеца. Он подозревает художника Каварадосси в укрывательстве. В церковь возвращается Флория, чтобы рассказать возлюбленному о новых планах на вечер. Скарпиа хочет выведать все, что она знает, и убеждает Тоску в неверности Каварадосси. Ревнивая Флория устремляется к дому любимого, за ней следуют полицейские. У барона рождается коварный план — уничтожить двух республиканцев и соблазнить Тоску, к которой он не равнодушен.
Каварадосси схвачен, его пытают. Тоска не выдерживает мук возлюбленного и выдает место, где прячется Анджелотти. Марио должны казнить на следующий день. Тоска принимает непристойное предложение Скарпиа в обмен на жизнь возлюбленного. Барон обещает ей, что в художника будут стрелять холостыми патронами, а потом влюбленные смогут тайно покинуть Рим по специальному пропуску. Получив обещание и бумагу, Тоска решительно закалывает негодяя кинжалом.
На рассвете Тоска сообщает Каварадосси, что казнь будет не настоящей, и он должен изобразить свою смерть. Они мечтают о счастливом будущем. После выстрелов выясняется, что Скарпиа обманул Тоску. Солдаты стреляли настоящими патронами и Каварадосси мертв. Ослепленной горем женщине грозит арест за убийство барона Скарпиа. В отчаянии она бросается вниз со стены крепостной башни.