The church of Sant’Andrea della Valle. The escaped Bonapartist prisoner Cesare Angelotti enters the church, surveys the statue of the Blessed Virgin, and finds at her feet a key which he uses to enter his family’s private chapel to hide. The painter Mario Cavaradossi arrives to work on his portrait of Mary Magdalene–based on Angelotti’s sister, the Marchesa Attavanti, who has been a frequent visitor to the church.  He compares the two beauties of his work – the blonde, blue-eyed saint and the fiery Floria Tosca, the famous singer who is his lover. Angelotti comes out of the chapel. Cavaradossi, recognizing him, offers his help. The exhausted and famished Angelotti gratefully accepts Cavaradossi’s lunch basket and quickly hides again as Tosca’s voice is heard outside. Tosca enters and immediately assumes that Mario was meeting another woman. Her jealousy explodes when she sees the blue eyes of the Magdalene. Mario reassures her, and they plan to spend the evening together. She leaves, and Angelotti re-emerges. They hear the cannon blast signifying an escaped prisoner, and Cavaradossi offers to escort Angelotti to a hiding place at his villa. They slip away. The Sacristan, choristers and acolytes enter excitedly to prepare a Te Deum to celebrate the victory over Napoleon at Marengo. Baron Scarpia, the chief of police, appears, hot on Angelotti’s trail. He orders his officers to search the Attavanti chapel, and he finds a fan with the family crest. Tosca enters, surprised not to find Mario at work. Scarpia greets her with the fan, and Tosca’s suspicions appear confirmed. She leaves the church in tears and Scarpia orders his men to follow her. While the choir sings, he raises his voice in jubilation: the fugitives will reappear and Tosca will run straight into his arms.

Iglesia de Sant’Andrea della Valle. Tras escapar de prisión, el bonapartista Cesare Angelotti entra en la basílica en busca de un lugar en el que esconderse. Dirige su mirada a la estatua de la Virgen María y encuentra a sus pies una llave que abre la capilla privada de su familia en la iglesia. El pintor Mario Cavaradossi llega a la iglesia para trabajar en su retrato de María Magdalena, inspirado en la marquesa Attavanti, hermana de Angelotti, la cual frecuenta la iglesia. Compara las dos bellezas de su obra: la santa rubia de ojos azules y la fogosa Floria Tosca, la famosa cantante que es su amante. Angelotti sale de la iglesia. Cavaradossi lo reconoce y le ofrece su ayuda. Angelotti, exhausto y hambriento, agradece y acepta la comida que Cavaradossi le da y, oyendo la voz de Tosca acercarse, se vuelve a esconder. Tosca entra e inmediatamente da por sentado que Mario estaba con otra mujer. Al ver los ojos azules de la Magdalena, estalla de celos. Mario la tranquiliza y deciden pasar la noche juntos. Tosca se va y Angelotti reaparece. Se escuchan los cañones que dan a entender que un prisionero ha escapado y Cavaradossi ofrece a Angelotti acompañarlo a un lugar escondido en su villa. Ambos salen. El sacristán entra con los coristas y acólitos. Van a preparar un Te Deum para celebrar la victoria sobre Napoleón en Marengo. El jefe de la policía, el barón Scarpia, aparece siguiendo el rastro de Angelotti. Ordena a sus oficiales registrar la capilla Attavanti y encuentran un abanico con el escudo de armas de la familia. Tosca entra y se sorprende de no encontrar a Mario trabajando. Scarpia le da la bienvenida con el abanico en la mano, con lo que las sospechas de Tosca se confirman. Abandona la iglesia llorando y Scarpia ordena a sus hombres seguirla. Mientras el coro canta, se oye la voz de Scarpia llena de júbilo: los fugitivos finalmente reaparecerán y Tosca correrá de vuelta a sus brazos.

Scarpia’s chambers in the upper floors of the Palazzo Farnese. Scarpia is dining. He gives Sciarrone a letter to deliver to Tosca, who will be singing a cantata in the royal apartments below. The spy Spoletta enters with news of their mission. He has not found Angelotti, but he has arrested and delivered Cavaradossi, whom Scarpia threatens with torture if he does not reveal the hiding place. Tosca, her performance completed, enters in haste. Scarpia sends Cavaradossi to the torture chamber and interrogates Tosca while Cavaradossi’s groans are heard. Unable to withstand his pain, she gives away Angelotti’s safety. Cavaradossi is dragged back in, unconscious. Tosca covers him with tears and kisses. He comes to and demands whether she has disclosed any information. She denies it. Scarpia loudly sends Spoletta to “the well in the garden!” Cavaradossi is furious. Sciarrone runs in with the news that Napoleon has, in fact, won the victory at Marengo. Cavaradossi props himself up and laughs defiantly in the face of Scarpia–who immediately orders his execution. Now that Tosca is alone with Scarpia, he suggests a bargain. Cavaradossi could go free for the price … of Tosca. Tosca appeals to heaven. Spoletta enters with the news that Angelotti, upon finding himself discovered, has swallowed poison. Knowing Cavaradossi’s fate is in her hands, she, weeping, agrees to Scarpia’s proposition. He directs Spoletta to perform a mock execution. Tosca demands that he provide a safe-conduct for her and Cavaradossi afterward. While he is writing the paper, Tosca notices a knife on the table and cautiously takes it. He finishes, turns to take her in his arms, and she kills him. She retrieves the pass and steals away.

Estancias superiores de Scarpia en el Palacio Farnese. Scarpia se encuentra cenando. Entrega a Sciarrone una carta para Tosca, que vendrá a cantar más tarde en los apartamentos reales de las plantas bajas del palacio. El espía Spoletta entra con noticias. No ha podido encontrar a Angelotti pero ha conseguido arrestar y entregar a Cavaradossi, al que Scarpia amenaza con torturar si no le revela dónde se esconde Angelotti. Al término de su actuación, Tosca entra apresuradamente. Scarpia manda a Cavaradossi a la cámara de tortura e interroga a Tosca mientras se escuchan los gritos de Cavaradossi. Tosca, incapaz de soportar el dolor del pintor, revela el escondite de Angelotti. Cavaradossi, inconsciente, es traído de vuelta y Tosca lo cubre de besos y lágrimas, tras lo cual recupera la conciencia y exige saber si ella ha revelado alguna información. Tosca lo niega. Mientras tanto, Scarpia manda en voz alta a Spoletta al “pozo del jardín.” Cavaradossi enfurece. Sciarrone entra a toda prisa con noticias de que ha sido Napoleón quien en realidad ha ganado la batalla de Marengo. Cavaradossi consigue ponerse en pie y se ríe de forma desafiante en la cara de Scarpia, que inmediatamente lo manda ejecutar. Scarpia finalmente se queda a solas con Tosca y le propone un trato: liberar a Cavaradossi… a cambio de ella misma. Tosca se encomienda al Altísimo. Spoletta entra con noticias de que Angelotti, tras verse descubierto, ha decidido ingerir veneno. Tosca sabe que el destino de Cavaradossi está en sus manos y, llorando, acepta la propuesta de Scarpia, que ordena a Spoletta organizar una ejecución falsa. Tosca le exige un salvoconducto para ella y para Cavaradossi tras la ejecución. Mientras Scarpia lo escribe, Tosca ve un cuchillo en la mesa y lo toma en silencio. Scarpia termina de redactar el salvoconducto, se vuelve para abrazar a Tosca y ésta lo mata. Tosca agarra el salvoconducto y escapa.

A platform of the Castel Sant’Angelo. Just before dawn, Cavaradossi is told he has an hour to live. He bribes the jailer to let him write a letter. Tosca brings in the safe-conduct, spills the story and they exult together. She coaches him to die convincingly. The firing squad approaches. The necessary preparations are made. The Sergeant offers to blindfold Cavaradossi, and he refuses. When all is in place, the soldiers fire, and Cavaradossi falls. Tosca waits until everyone has left … then realizes her love will not rise again. The execution was real: Scarpia’s final vengeance. Hearing voices shout that she has murdered Scarpia, she declares she will meet him before God. She leaps.

Terraza superior del Castel Sant’Angelo. Momentos antes del amanecer, se le comunica a Cavaradossi que le queda una hora de vida y éste consigue sobornar al carcelero para que le escriba una carta. Tosca llega con el salvoconducto, le cuenta la historia y ambos se regocijan de alegría. Ella le enseña a simular cómo morir de manera creíble. El pelotón de fusilamiento se aproxima y se prepara todo para la ejecución. El sargento ofrece a Cavaradossi cubrirle los ojos pero éste lo rechaza. Cuando todo está listo, los soldados disparan y Cavaradossi cae al suelo. Tosca decide esperar hasta que todos se hayan ido pero se da cuenta de que su amante ya no se levantará más. La ejecución ha sido real. Ha sido la última venganza de Scarpia. Se escuchan voces acusando a Tosca de la muerte de Scarpia, cuyo cuerpo han encontrado sin vida. Tosca declara que se encontrarán ante Dios, sube a la muralla del castillo y se lanza al vacío.