Die blutdürstige Menschenmenge hetzt die Helfer des Henkers auf und wartet ungeduldig auf den Sonnenaufgang; als aber endlich der persische Prinz zum Schafott geführt wird, erbarmt sich das Volk angesichts seiner jugendlichen Schönheit und fleht um Gnade. Calaf verflucht Turandot wegen ihrer Grausamkeit, aber sein Fluch scheint beinahe zu verstummen, als die Prinzessin für einen Augenblick auf dem Balkon erscheint, um mit einer gebieterischen Geste das Todesurteil zu bekräftigen; Calaf ist von ihrer Schönheit geblendet und entscheidet, sie zu erobern und zu versuchen, die Rätsel zu lösen.
Timur und Liù setzen alles daran, um ihn von seinem Vorhaben abzubringen. Auch die drei kaiserlichen Minister Ping, Pang und Pong versuchen, ihn zu überreden, darauf zu verzichten. Aber Calaf ist fest entschlossen. Er bittet Liù – die ihn verzweifelt ein letztes Mal auffordert, zu verzichten, sich um seinen vater zu kümmern. Dann ruft er dreimal nach Turandot und schlägt ohne zu zögern dreimal an den Gong: damit kündigt er an, sich der Probe zu stellen.
