Лейтенант американского флота, находясь в Нагасаки, решает завести отношения с японской девушкой, пока его корабль стоит в порту. Он использует простоту японских законов о браке и разводе, чтобы жениться на юной гейше по имени Чио-Чио-сан, известной как Бабочка-Баттерфляй. Однако, несмотря на свои романтические намерения, он сохраняет за собой возможность в любой момент расторгнуть этот брак.
Чио-Чио-сан, полная надежд и мечтаний, искренне влюбляется в своего мужа и верит, что их союз станет крепким и долговечным. Она отказывается от своей семьи и традиционного образа жизни ради него, полностью погружаясь в новую реальность. Однако лейтенант вскоре уходит на службу, оставляя ее одну и не сообщая о своих планах вернуться.
Проходит время, и Чио-Чио-сан узнает, что ее супруг женится на американке. Это открытие становится для неё настоящим ударом, и она сталкивается с глубоким предательством и одиночеством. Внутренние переживания и культурные различия обостряют её страдания, и она оказывается перед выбором, который определит её судьбу.
Фильм исследует сложные темы любви, предательства и культурных столкновений, показывая, как мечты о счастье могут обернуться трагедией. Чио-Чио-сан, несмотря на все испытания, остается символом борьбы за свою любовь и достоинство, что делает её историю поистине запоминающейся.