L'opera pucciniana più discussa e amata, debuttò il 14 gennaio 1900 al Teatro Costanzi di Roma, sorprendendo per la quasi perfetta corrispondenza tra azione scenica e realtà storica
Nella primavera del 1889 Giacomo Puccini espresse al suo editore Ricordi il desiderio di prendere spunto dall'allora famoso pezzo teatrale francese La Tosca, scritto dall'allora famoso (ora quasi completamente dimenticato) Victorien Sardou, per la stesura della sua prossima opera. Questo pezzo teatrale era stato composto per la grande Sarah Bernhardt, che interpretò la parte di Tosca alla prima rappresentazione di Parigi nel novembre del 1887, e che Puccini vide recitare nello stesso ruolo a Milano nel 1890 e di nuovo a Firenze nel 1895.
Per molti anni dopo la sua prima lettera a Ricordi, Puccini accantonò l'idea della Tosca mettendone in discussione l'efficacia come argomento operistico. Infatti fu soltanto dopo che Puccini vide l'opera per la seconda volta a Firenze nel 1895 che si fece nuovamente allettare dall'idea. A quel punto era sorto tuttavia un problema: Sardou aveva ceduto i diritti del pezzo teatrale ad Alberto Franchetti, un compositore relativamente minore e Luigi Illica ne aveva ormai quasi completamente scritto il libretto. Quando Ricordi e Illica si proposero di dissuadere Franchetti dal suo progetto, con grande sorpresa il compositore oppose gran poca resistenza e a dire il vero anche lo stesso Sardou sembrava piuttosto ansioso di collaborare con Puccini.
La versificazione venne affidata a Giuseppe Giacosa, che inizialmente si era dimostrato contrario al progetto e in svariate occasioni minacciò di ritirarsi. Ma non lo fece e verso l'inizio del 1898 Puccini aveva l'intero libretto nelle sue mani ed era finalmente nelle condizioni di iniziare a lavorare al primo atto.
Con l'intento di inserire nella sua musica dell'autentico colore locale, Puccini si recò appositamente a Roma per ascoltare di persona l'effetto delle campane mattutine dai bastioni di Castel Sant'Angelo (per l'introduzione del terzo atto) e per assicurarsi l'assistenza di un prete che potesse metterlo al corrente di tutti i dettagli sulla liturgia per il Te Deum che chiude il primo atto. Il poeta romano e bibliotecario Luigi Zanazzo compose i versi della lirica pastorale cantata da un pastorello all'inizio del terzo atto.
Puccini apportò alcune modifiche al libretto prima di completarlo nel 1899: rifiutò per esempio che un'aria venisse cantata da Cavaradossi nel secondo atto e insistette nel scegliere un lamento d'amore costruito attorno alle parole 'Muoio disperato' da far cantare al pittore mentre attende la sua esecuzione.
Puccini si curava inoltre di ogni minimo dettaglio pur di riuscire a realizzare una corrispondenza quasi perfetta tra l'azione scenica e la realtà storica. Tosca, la cui trama era intessuta da fughe, torture ed esecuzioni, aveva bisogno di un'indicazione esatta del periodo storico in cui si svolgeva in modo da poter focalizzare l'attenzione sul dramma personale dei personaggi. A Roma la notizia dell'inaspettata vittoria di Napoleone sugli Alleati venne davvero accolta nel modo in cui lo vediamo rappresentato nell'opera: in quel famoso martedì 17 giugno, verso mezzogiorno un diarista romano annotò con soddisfazione che i francesi erano stati sconfitti dal generale Melas, che aveva quindi riconquistato Milano. Galimberti riferisce che i giacobini (repubblicani romani come Cavaradossi) rimasero molto delusi nell'udire questa notizia e scoppiarono dei tafferugli. Quella stessa sera però, aggiunge Galimberti, l'annuncio ufficiale delle vittorie austriache sui francesi in Italia venne comunque rettificato: nella notte tra il 17 e il 18 giugno un altro messaggero era giunto in città con la notizia della sorprendente vittoria di Napoleone. Cavaradossi e tutti gli altri giacobini si riunirono nei campi attorno a Castel Sant'Angelo per festeggiare la vittoria.
Mentre erano già iniziati i preparativi per la prima, nella sua opera Puccini stava ancora cercando la perfezione: insisteva che i bozzetti dei costumi (in particolar modo i paramenti liturgici) fossero basati sulla ricerca di documentazione storica. Adolfo Honenstein, l'artista più importante della casa editrice Ricordi, elaborò i progetti per le scene: anche questi disegni vennero riprodotti da foto di ambientazioni reali fornite da Puccini.
La prima dell'opera venne fissata per il 14 gennaio 1900 al Teatro Costanzi di Roma che si rivelò una scelta perfetta per quest'opera dallo stile molto romano. Durante la serata inaugurale c'era molta tensione nell'aria perché circolava la voce che ci sarebbe stato un bombardamento e la gente temeva per la vita della Regina Margherita che era presente alla prima. In ogni caso non accadde nulla e Tosca ottenne un successo straordinario presso il pubblico romano. È inoltre l'unica opera della produzione pucciniana di cui l'autore sembrò soddisfatto alla sua prima rappresentazione. D'altro canto, i critici non solo non si fecero coinvolgere dalla trama fitta di sotterfugi, omicidi e suicidi, ma attaccarono persino l'opera definendola il frutto di una brutalità intrisa di sadismo che, secondo la loro opinione, guastava gravemente il lirismo innato del compositore. Nonostante questi commenti contrastanti della stampa, ben presto Tosca venne inserita nel repertorio dei più importanti teatri d'opera di tutto il mondo: venne rappresentata a Buenos Aires, Londra, Costantinopoli, Rio de Janeiro e Madrid durante lo stesso anno della prima e a Odessa, Lisbona, New York, Mexico City, Santiago e Il Cairo l'anno seguente.
Nel corso degli anni Tosca è stata interpretata da molte attrici famose, tra le più celebri ricordiamo Maria Jeritza, Geraldine Farrar, Maria Caniglia e a partire dal 1941 Maria Callas, che recitò in questo ruolo per la prima volta ad Atene. Fu da quel momento in poi che le sue esibizioni con Tito Gobbi nel ruolo di Scarpia divennero leggendarie.