제 1막에서는 20세기 초 일본 나가사키의 항구가 내려다보이는 아름다운 집. 미 해군 중위 핀커톤과 결혼 중매인 고로가 등장해 집을 둘러본다

미국영사 샤플레스가 등장해 핀커톤에게 일시적 충동으로 결혼한다면 큰 불행을 초래할 것이라며 충고하지만, 핀커톤은 주의를 기울이지 않는다. 이때 신부 일행이 도착하고 본격적으로 결혼식이 시작되자 나비부인은 핀커톤에게 자신의 부친에게 물려받은 유물을 보여주고, 미국의 종교로 바꾸기로 결심했다는 뜻을 밝힌다

결혼ㅅ기이 끝나갈 무렵 나비부인의 숙부 본조가 나타나 그녀의 개종을 비난한다. 그러자 핀커톤은 결혼식에 참석한 사람들을 모두 돌려보낸 뒤 나비부인을 위로하고 둘은 사랑을 속삭이며 첫날밤을 맞이한다

제 2막에서는 핀커톤이 미국으로 떠난 지 어느덧 3년, 그렇지만 나비부인은 아직도 그가 반드시 돌아올 거라고 확신하고 있다. 이때 샤플레스가 핀커톤에게 온 편지를 들고 등장한다

그 편지에는 핀커톤은 이미 미국에서 결혼했으며 나가사키에 돌아와도 나비부인을 만나고 싶지는 않다고 적혀 있다. 하지만 핀커톤의 편지란 말만 듣고도 반색하는 나비부인과 핀커톤의 자식임이 분명한 푸른 눈을 가진 아기를 보자 샤플레스는 차마 편지의 내용을 사실대로 전하지 못한다

샤플레스가 돌아간 뒤 미국에서 입항하는 배를 발견한 나비부인은 집안을 꽃으로 장식하고, 곱게 단장한 채 핀커톤을 기다린다. 마지막 제 3막에서는 핀커톤이 미국에서 결혼한 부인 케이트와 샤플레스와 함께 나비부인의 집에 들어온다

핀커톤이 다시 부인을 얻었다는 사실을 알게 된 스즈키가 슬퍼하며 그간의 사정을 전하자, 나비부인이 자신을 얼마나 진심으로 사랑했는지를 깨달은 핀커톤은 그녀를 도저히 만날 수 없어서 밖으로 나간다. 곧이어 등장한 나비부인은 아이의 행복을 위해 데려가고 싶다는 케이트를 만나고, 30분 후에 핀커톤이 직접 데리러 오면 아이를 주겠다는 말을 전한다

나비부인은 그녀의 아버지가 단검에 새겼던 ‘수치스럽게 살 바에는 명예롭게 죽어야 하는 법’이라는 문구를 읽고 목숨을 끊는다. 이때 핀커톤이 등장해 울부짖으며 나비부인을 외치는 가운데 막이 내린다

나비부인을 보고 나서 20세기 초 일본의 배경을 시작으로 결혼 중매를 통해서 미국인과 일본인이 함께 결혼을 하는 것에 의외였고 놀라웠다. 보통 그 때 당시라면 미국인이 일본인보다 우세해서 결혼중매보다는 미국인이 직접 나서서 결혼하는 경우가 대부분인데 극이라서 그런지 몰라도 흠칫했다

그리고 나비부인 미국의 종교로 종교를 바꾸는데 숙부 본조가 비난을 하는데 일본은 그 때도 그렇고 지금도 그렇고 국가에서 정해진 종교가 없고 종교의 억압도 없어 종교가 자유스러울 텐데 이 점 또한 의문이 들었지만 오페라는 극이라서 상관없겠다는 생각이 들었다. 그러고 나서 핀커톤이 나비부인을 일본에 두고 미국으로 떠났는데 미국에서 이미 결혼하고 나비부인은 핀커톤이 곧 돌아올 거라고 믿으며 핀커톤의 자식까지 있었는데 핀커톤이 자신을 사랑하는 사람을 버리고 다른 여자와 결혼하다니 비정하고 그것도 모르고 그저 기다리는 나비부인이 불쌍하고 안쓰러워보였다

그러고 나서 나중에 핀커톤이 미국에서 결혼한 부인 케이트와 돌아오고 핀커톤은 자신을 진심으로 사랑한 나비부인을 차마 볼 수 없어서 밖으로 나가고 핀커톤의 부인 케이트는 아이의 행복을 위해서 미국에 데려가겠다며 하고 나비부인은 핀커톤이 직접 데리러 오면 아리를 주겠다는 말을 전하고 그녀의 아버지가 단검에 새겼던 ‘수치스럽게 살 바에는 명예롭게 죽어야 하는 법’이라는 문구를 읽고 목숨을 끊고 그러면서 핀커톤이 울부짖으며 등장하는데 자신을 그렇게 간절하게 사랑한 나비부인을 버리고 결혼까지 했는데 염치없게 다시 돌아와서 아이를 데려가겠다니 어처구니가 없었고 간절하게 기다렸던 핀커톤이 막상 돌아와서 보니 결혼을 이미 한 상태인걸 보고 얼마나 놀라고 가슴이 아팠을까 하는 생각이 들었고 아버지가 단검에 새겼던 문구를 읽고 죽었는데 아무리 수치스럽고 비참하지만 죽을 필요까지 있었나 하는 생각이 들었고 자신의 아이도 있는데 그 아이를 위해서라도 살았으면 하는 생각이 들면서 너무 불쌍하였다. 그리고 핀커톤이 미국에서 결혼하지 않고 자신을 그렇게 좋아하던 나비부인과 결혼해서 행복하게 살았으면 어땠을까 하는 아쉬움도 들었다
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