En la década de 1920, en un pintoresco pueblo costero en Japón, una joven y hermosa geisha llamada Cio-Cio-San vive una vida entre tradiciones y la dura realidad de un mundo en cambio. La paz de su existencia se ve interrumpida cuando un apuesto oficial naval estadounidense, el teniente Pinkerton, llega a la zona en busca de aventuras. En un arrebato de pasión y emoción, se enamoran locamente y deciden casarse, aunque el teniente ve su unión más como un capricho temporal que como un compromiso serio.
Mientras Cio-Cio-San se entrega completamente a su nuevo esposo, renuncia a su cultura, su fe y a todo lo que conocía por amor, esperando firmemente que Pinkerton sienta lo mismo. Sin embargo, cuando Pinkerton regresa a su país dejando a Cio-Cio-San atrás, la joven comienza a experimentar una profunda y dolorosa soledad. A medida que pasan los años, las esperanzas de Cio-Cio-San se van desvaneciendo, y un nuevo futuro amenaza con llegar a su vida.
La trama se intensifica cuando finalmente Pinkerton vuelve a Japón, acompañado de su nueva esposa, lo que lleva a un clímax desgarrador donde Cio-Cio-San debe enfrentar su realidad y tomar decisiones desgarradoras. A través de esta historia conmovedora de amor no correspondido y sacrificio, se enfrenta la lucha entre la tradición y el deseo en una época llena de transformaciones culturales.