Un prélude poignant installe le climat tragique de l'oeuvre, puis le rideau se lève sur un salon de l'hôtel parisien de la courtisane Violetta Valéry, qui donne une réception. Arrivent les invités, dont Gaston, qui présente à Violetta un jeune homme, Alfredo Germont. Gaston confia à Violetta qu'Alfredo l'admire depuis longtemps: lors de sa récente maladie, il est passé tous les jours prendre de ses nouvelles. La jeune femme est quelque peu touchée par ce dévouement. La conversation suit son cours, lorsque Gaston invite Alfredo à égayer les invités par une chanson. Après quelques réticences, que dissipent les insistances de Violetta, il entonne le célèbre Brindisi (Libiamo ne' lietti calici) dans lequel il vante les plaisirs du vin.

une musique de danse parvient d'un salon voisin et Violetta invite ses invités à s'y rendre pour danser. Mais elle est soudain prise d'un malaise et doit s'asseoir. Elle aperçoit Alfredo, resté derrière. Il l'avertit du risque qu'elle court si elle continue à mener ce genre de vie, et ne tarde pas à lui déclarer son amour. Violetta répond par un badinage, mais lui demande depuis quand il l'aime. "Un an", répond-il, puis il décrit le bonheur qu'il éprouve depuis qu'il l'a aperçue pour la première fois (Un di felice, eterea). Elle lui conseille de l'oublier; cependant, elle détache une rose de son corsage et lui dit de revenir quand celle-ci sera fanée. Débordant de joie, il prend la fleur et sort.

Demeurée seule, Violetta découvre avec surprise qu'elle a été touchée par la déclaration d'Alfredo (E strano! E strano!). Dans l'air Ah fors'è lui, elle révèle son profond désir d'aimer et d'être aimée. Elle rejette vite ce qu'elle prend pour de folles pensées, et dans une brillante cabalette (Sempre libera) décide de se jeter à nouveau dans la ronde perpétuelle du plaisir qu'a toujours été sa vie. Un instant arrêtée par la voix d'Alfredo qui provient du dehors, elle renoue avec son humeur légère.

Une pièce dans une maison de campagne près de Paris, où Violetta et Alfredo vivent ensemble depuis trois mois. Alfredo exprime le bonheur qu'il éprouve depuis qu'il vit avec Violetta (De' miei bollenti spiriti). Arrive Annina, la servante de Violetta. Elle revient de Paris, où, apprend-il avec stupéfaction, elle s'est rendue sous l'ordre de sa maîtresse pour y vendre les derniers biens de celle-ci afin de payer les dépenses de la maison. Alfredo décide de partir pour Paris afin de rétablir la situation. Demeuré seul, il se reproche de ne pas avoir réalisé plus tôt l'ampleur des problèmes financiers (Oh mio rimorso! Oh infamia!).

Après son départ entre Violetta. Annina lui apporte un message de Flora, une invitation pour le soir même; elle y accord peu d'intérêt. Un visiteur se présente. C'est le père d'Alfredo, Giorgio Germont. A peine installé, il accuse Violetta de conduire son fils à la ruine; elle lui montre les papiers de la vente de ses biens, il comprend alors que c'est elle et non son fils qui assume les dépenses du couple. Bien qu'il soit persuadé qu'elle aime Alfredo, il lui demande un sacrifice. Dans Pura siccome un angelo, il lui révèle qu'Alfredo a une soeur et que, si son frère ne revient pas dans le giron familial, le mariage de la jeune fille, prévu pour bientôt, sera compromis. Se méprenant sur les intentions du vieil homme, Violetta accepte de se séparer d'Alfredo pour quelques temps, mais il exige qu'elle renonce à lui pour toujours. Violetta est stupéfaite. Germont lui fait remarquer qu'Alfredo se lassera peut être d'elle quand le temps aura détruit ses charmes (Un di, quando le veneri) et poursuit son plaidoyer, minant peu à peu la résistance de la jeune femme. Dans l'un des plus émouvants duos dramatiques (Ah! Dite alla giovine si bella e pura), elle consent finalement à faire le sacrifice exigé par Germont.

Seule, elle griffone à la hâte un mot à l'intention de son ancien protecteur, le Baron Douphol. Après avoir envoyé Annina le porter, elle commence une lettre pour Alfredo; et à peine l'a-t'elle terminée que celui-ci entre. Voyant son embarras, il cherche à en connaître la cause, mais préoccupé par par le message que son père a laissé pour lui, il cesse d'interroger Violetta. A bout, la jeune femme se jette dans ses bras, le conjurant de lui dire qu'il l'aime.

Alfredo est seul. Joseph, un domestique, entre précipitamment pour lui annoncer le départ de Violetta, puis un commissaire apporte un billet dans lequel elle lui annonce qu'elle le quitte pour reprendre sa vie d'antan. Brisé de douleur, il veut s'élancer au dehors, mais c'est alors qu'entre son père qui le reçoit dans ses bras. Germont tente de calmer son fils désespéré en évoquant leur pays natal (Du Provenza il mar, il suol), sans grand effet. Apercevant l'invitation de Flora, Alfredo jure de se venger, et sort précipitamment.

Le décor change et l'on se retrouve à Paris, chez Flora, dans un salon richement meublé. Flora et le docteur Grenvil sont surpris d'apprendre que Violetta et Alfredo sont séparés et que celle-ci assistera à la soirée en compagnie du Baron. Ils sont interrompus par l'arrivée de quelques invitées déguisées en bohémiennes (Noi siamo zingarelle) qui se mêlent aux autres invités en offrant de lire dans les mains. Puis Gaston et quelques autres messieurs entrent, costumés en matadors (Di Madride noi siam mattadori). Ils divertissent les invités avec l'histoire de Piquillo, puis certains vont s'installer à la table de jeu.

Arrive Alfredo, qui va se joindre aux joueurs. Violetta entre aux bras du Baron. Troublée à la vue d'Alfredo, elle se demande si elle a eu raison de venir à cette soirée. Alfredo gagne plusieurs fois et disserte à haute voix sur la chance au jeu qui compense la malchance en amour. Ces paroles, assorties d'illusions voilées à Violetta, irritent le Baron qui le défie aux cartes. Alfredo continue a avoir de la chance et le Baron perd une somme d'argent considérable. On annonce le souper.

Violetta a fait remettre à Alfredo un message demandant de la rejoindre. Dès qu'il arrive, elle le supplie de quitter les lieux immédiatement car elle redoute une querelle entre le Baron et lui. Alfredo, méprisant, se dit capable de tuer son rival et lui demande si elle a peur de le perdre. Il finit par consentir à partir si Violetta accepte de le suivre; mais c'est impossible car elle a promis de l'oublier. Il lui demande alors si elle a fait cette promesse au Baron; avec peine, Violetta répond "oui"; et Alfredo lui demande si elle l'aime. Résignée, elle lui laisse le croire. Fou de rage, Alfredo rappelle tous les invités et, désignant Violetta, déclare qu'elle a dilapidé toute sa fortune pour lui et que le moment est venu de la rembourser intégralement: il saisit alors l'argent qu'il vient de gagner au jeu et le jette aux pieds de Violetta. Bouleversée, celle-ci s'effondre dans les bras de Flora et les invités expriment leur indignation. Germont arrive. Venu chercher son fils, il est outragé par sa conduite (Di sprezzo degno se stresso rende). Une fois sa rage passée, Alfredo est complètement écrasé par le remords. Les inivtés commentent la situation, interromus par Violetta qui adresse de doux reproches à Alfredo (Alfredo, Alfredo, di questo core).

Dans la chambre de Violetta. La fidèle Annina est au chevet de sa maîtresse, qui est en train de succomber à la phtisie. Le Docteur entre et tente de rassurer Violetta en lui disant que sa convalescence est proche, mais en quittant la pièce, il confie à Annina qu'elle n'a plus que quelques heures à vivre. Apprenant par sa servante que c'est le carnaval, Violetta l'envoie distribur de l'argent aux pauvres. Une fois seule, elle tire de son sein une lettre de Germont qu'elle lit à haute voix: Alfredo et le Baron se sont battus en duel; et le Baron a été blessé par Alfredo, qui se trouve à l'étranger, a appris le sacrifice qu'elle a fait; il va venir, ainsi que son père, pour demander son pardon. Violetta sait qu'il est trop tard. Dans un air pathétique (Addio del passato), elle dit adieu aux rêves de bonheur du passé.

On entend, provenant de la rue, les joyeuses chansons de caraval (Largi al quadrupede). Annoncé par Annina, Alfredo fait irruption dans la chambre. Dans une étreinte passionée, il implore le pardon de Violetta. Oubliant un instant l'état désespréré de la jeune femme, les amants proettent de quitter Paris et de commencer une nouvelle vie (Parigi, o cara, noi lasceremo). Violetta désireuse d'aller à l'église rendre grâces pour le retour d'Alfredo, appelle Annina pour qu'elle l'aide à s'habiller, mais au moment où elle tente d'enfiler un vêtement, elle chancelle, épuisée par l'éffort. Alfredo, terrifié, envoie Annina chercher le Docteur. Violetta se révolte contre son destin (Ah, gran Dio! Morir si giovine), et Alfredo se joint à elle, mêlant ses larmes aux siennes.

Annina revient avec le Docteur et Germont qui, plein de remords, accourt au chevet de Violetta et l'étreint. Consciente de sa fin prochaine, elle fait cadeau à Alfredo de son portrait en miniature qui, dit-elle, lui rappellera celle qui l'aimait tant. Alfredo cherche par ses supplications à arrcahcer Violetta à la mort. La jeune femme a l'impression que les forces lui reviennent, lorsqu'elle s'effrondre et rend son dernier souffle.