Erster Teil
Suzuki fleht Cio-Cio-San an, nicht mehr zu weinen. Drei Jahre sind vergangen und Pinkerton, der nach Amerika zurückgereist ist mit dem Versprechen, im Frühjahr wieder zu kommen, hat nichts mehr von sich hören lassen. Obwohl Suzuki versucht, Butterfly die Augen zu öffnen, ist deren Vertrauen in Pinkertons Rückkehr unerschrocken. Begleitet von Goro erscheint Sharpless. Er hat einen Brief von Pinkerton, der ihm seine bevorstehende Ankunft ankündigt und ihn bittet, Butterfly mitzuteilen, dass er mit einer Amerikanerin verheiratet sei. Der Konsul schickt sich an, den Brief vorzulesen, als Prinz Yamadori hinzukommt, ein reicher Freier, der Cio-Cio-San heiraten möchte. Obwohl sie beinahe in Armut lebt, schlägt die junge Frau den Heiratsantrag ab. Nach dem Abgang Yamadoris liest Sharpless den Brief vor, aber Butterfly unterbricht ihn immer wieder und missdeutet Pinkertons Worte. Von Mitleid überkommen, findet Sharpless nicht den Mut, weiter zu lesen und versucht, ihr die Wahrheit auf andere Weise zu verstehen geben, indem er sie fragt, was sie tun würde, sollte Pinkerton nicht wieder kommen. Sie antwortet ihm resolut, dass sie nur zwei Auswege habe: ihre Arbeit als Geisha wieder aufzunehmen oder sich den Tod zu geben. Der Konsul rät ihr, an sich selbst zu denken und den reichen Prinzen Yamadori zu heiraten; er möchte sie langsam auf eine große Enttäuschung vorbereiten, aber als Butterfly ihm ein blondes Kind zeigt, Pinkertons Sohn, verzichtet er darauf und entfernt sich zu tiefst beunruhigt.
Ein Kanonenschuss kündigt die Einfahrt eines Kriegsschiffs in den Hafen an. Cio-Cio-San erkennt durch das Fernglas das Schiff „Abraham Lincoln“. Ihre Freude ist unbändig, sie schmückt das Haus mit Blumen, zieht ihr Brautkleid an und bereitet sich mit Suzuki und ihrem kleinen Sohn auf Pinkertons Rückkehr vor.
