Царя Тимура, его семью и государство постигло тяжёлое бедствие: войско астраханцев было разгромлено султаном Хорезма, который захватил город и приказал казнить Тимура, его супругу Эльмазу и сына Калафа. Им удалось бежать, скрываясь под видом простолюдинов, но преследования со стороны победителя не прекращались. Долго скитаясь по азиатским землям и испытывая суровые лишения, принц Калаф, чтобы прокормить родителей, выполнял любую тяжёлую работу. Эту историю он рассказывает своему бывшему воспитателю Бараху, которого случайно встречает у ворот Пекина. Барах живёт в столице под именем персиянина Хассана, женат на вдове Скирине, а его падчерица Зелима является одной из невольниц принцессы Турандот.
Калаф прибыл в Пекин с целью поступить на службу к императору Альтоуму, но сначала хочет увидеть празднество, к которому готовится город. На самом деле это подготовка к казни очередного претендента на руку Турандот — царевича Самаркандского. Принцесса, обладающая гордостью и жестокостью, заставила отца издать указ, согласно которому каждый претендент должен разгадать три загадки, иначе его ожидает смерть. Многие принцы уже погибли, не справившись с испытанием.
Воспитатель Самаркандского царевича выходит из ворот в горе и, бросая и топча портрет Турандот, выражает свою ненависть к принцессе, чьё лицо привело воспитанника к гибели. Несмотря на предупреждения Бараха, Калаф подбирает портрет и, охваченный любовью, отправляется в город навстречу судьбе.
Император Альтоум и его министры Тарталья и Панталоне с сожалением относятся к жестокости дочери и молят великого Берджингудзина помочь сохранить жизнь новому претенденту. Перед императором Калаф не раскрывает своего имени, обещая сделать это лишь в случае успеха. Несмотря на просьбы отказаться, он настойчиво заявляет о готовности умереть или жениться на Турандот.
На заседании Дивана мудрецов принц встречается с Турандот, сопровождаемой невольницами Зелимой и Адельмой, бывшей татарской принцессой. Калаф производит впечатление своей благородностью, а Адельма, узнав его как бывшего слугу своего отца, решает помешать его браку с Турандот, стараясь ожесточить сердце принцессы, в то время как Зелима призывает к милосердию.
Калаф успешно разгадывает все загадки, но Турандот отказывается выйти замуж, предложив взамен загадать ему собственную загадку — назвать имена отца и сына, которые всё имели и всё потеряли. Если она угадает, Калаф умрёт, если нет — свадьба состоится. Принц соглашается на это условие.
Турандот, опасаясь опозориться, пытается узнать имена принца и его отца. Посоветовавшись с невольницами, она решает разыскать человека, знающего Калафа. Зелима сообщает, что её отчим Хассан-Барах знаком с принцем. Евнухи арестовывают Бараха, его жену и старика, оказавшегося Тимуром, отцом Калафа, не подозревая его истинного статуса. Барах советует Калафу не называть своего имени. Принца помещают под охрану в специальные покои.
В серале Турандот допрашивает пленников, угрожая пытками, но они не выдают имени Калафа. Когда начинается расправа, появляется Адельма с известием о приближении императора, и узников прячут. Она обещает найти имена за ночь, получив на это свободу действий.
К императору приходит весть о смерти султана Хорезма и приглашении Тимура занять престол, благодаря чему Альтоум догадывается о настоящей личности принца. Желая защитить честь дочери и жизнь Калафа, он предлагает Турандот раскрыть имена с условием, что после она выйдет замуж за принца, но гордость не позволяет ей принять предложение.
Ночью Калаф посещают три «привидения»: Скирина сообщает о смерти матери и присутствии отца в городе, Зелима пытается убедить принца раскрыть имена, утверждая, что Турандот его любит, а Адельма признаётся в любви и предлагает бежать вместе, предупреждая о приказе убить Калафа до заседания Дивана. Принц отвергает все просьбы, но в бессознательном состоянии называет свои имена.
Наутро Калафа приводят в Диван. Император рад, полагая, что Турандот не смогла узнать имена, и приказывает подготовить храм для свадьбы. Однако принцесса появляется с траурным видом и торжественно называет имена, что приводит императора и министров в отчаяние, а Калафа — к готовности принять смерть.
Внезапно Турандот, преодолев свою жестокость и гордость, признаётся в любви к принцу и объявляет, что он не будет казнён, а станет её мужем. Единственным огорчённым остаётся Адельма, обвиняющая принцессу в лишении её любви, но император утешает её, возвращая свободу и Хорасанское царство.
Таким образом завершается период жестокости и несправедливости, и все готовятся к радостной свадьбе, в которой Турандот просит прощения за своё прежнее отвращение к мужчинам.
