Kína a hatvanas évek elején. René Gallimard, a Pekingben dolgozó francia diplomata jegyet vált Puccini Pillangókisasszonyának bemutatójára. Az előadáson pillantja meg a gyönyörű énekesnőt, Song Liling-et akibe beleszeret. Találkozik vele, majd hamarosan viszony alakul ki közöttük. Az időpont és a helyszín nem kedvez a kapcsolatuknak, Gallimard nemcsak az állását, de a biztonságát is kockáztatja csak hogy a lány közelében lehessen. A lány mellett aki valójában férfi és a kínai titkosszolgálat ügynöke! Gallimard rájön, hogy halálos játékba keveredett.