Действие оперы происходит в конце XVIII века в Санкт-Петербурге.
1. На сцене – аллеи Летнего Сада. По ним неспешно прогуливаются люди. В их числе – офицеры Сурин и Чекалинский. Они разговаривают о своём приятеле Германе, который увлёкся карточной игрой. Он постоянно находится у карточных столов, наблюдает за играющими, но сам не садится за игру. Чуть позже они встречают самого Германа в компании графа Томского. Он рассказывает о том, что влюблён в некую девушку, имени которой даже не знает.
Появляется Елецкий, который объявляет о своей скорой помолвке. Немного позже подходит Лиза, в сопровождении старой Графини. Герман понимает, что девушка, в которую он влюблён, и есть невеста Елецкого. Он старается скрыть своё отчаянье.
Томский рассказывает забавный анекдот о Графине, которая в молодости проиграла всё своё состояние. Некто, в обмен на свидание, раскрыл ей одну тайну и она смогла отыграть всё обратно. Друзья Германа, Сурин и Чекалинский, в шутку предлагают Герману выяснить у Графини её тайну.
Лиза с подругами у себя в комнате. Она опечалена, и девушки развлекают её. Вскоре они уходят, и Лиза признаётся сама себе, что влюблена в Германа. Вдруг на балконе появляется человек. Это Герман. Разговор молодых людей прерывается стуком в дверь. Входит старая Графиня, Герман прячется за шторой. Когда старуха уходит, он вспоминает о тайне трёх карт. Лиза признаётся Герману в ответной любви.
2. В одном из столичных домов гремит бал-маскарад. В толпе гостей находится Герман. Сурин и Чекалинский в масках подшучивают над ним. Они шепчут ему на ухо о трёх картах.
Лиза втайне даёт Герману ключ от двери. Герман решает выведать тайну у старухи.
3. Ночь после бала. Комната старой Графини. Появляется Герман. Заслышав голоса, он прячется.
Появляется старуха в сопровождении слуг. Слуги уходят.
Перед Графиней возникает Герман. Он умоляет её поведать тайну трёх карт. Но старуха молчит. Герман в ярости выхватывает пистолет и угрожает ей. Старуха падает на кровать, она мертва. Герман приходит в ужас. В спальню вбегает Лиза. Она понимает, что главная цель Германа – тайна Графини.
Герман потрясёт смертью старухи, ведь ему так и не удалось выяснить то, ради чего он пробрался в её спальню.
4. Офицерские казармы, комната Германа, вечер. Герман читает письмо от Лизы. Она зовёт его на свидание. Герман вспоминает похороны старухи, на которых присутствовал.
Вдруг за стеклом он видит призрак покойной Графини. Герман в ужасе, и хочет бежать. Графиня называет ему три карты, которые помогут ему выиграть состояние. Это тройка, семёрка, туз. Призрак удаляется, а Герман всё повторяет названия карт, как в бреду.
5. Вечер, набережная в Петербурге. Лиза ждёт Германа: они условились о встрече. Часы бьют полночь, а его ещё нет. Лиза собирается уходить, но Герман появляется. Лиза счастлива видеть его. Герман же мечтает только о выигрыше. Его бессвязная речь приводит Лизу в ужас: ей становится ясно, что именно он стал причиной смерти бабушки.
Герман впадает в безумие, отталкивает девушку, и устремляется в игорный дом. Лиза, отчаявшись, бросается с моста в воду.
6. Зал в игорном доме. За столом Герман, он ставит карты, которые подсказаны ему призраком старухи. Его ставки выигрывают, одна за другой. Все окружающие потрясены.
Герман, который счастлив и упоён победой, ставит на карту всё, что уже выиграно. Его визави – князь Елецкий. Герман объявляет, что у него туз, но вдруг оказывается, что вместо туза в его руках оказалась Пиковая Дама. Присмотревшись к карте, Герман видит, что Дама хитро подмигивает ему, дьявольски улыбаясь. Он впадает в исступление, и убивает себя.
Перед самой смертью он вдруг вспоминает о Лизе, и умирает с её именем на устах.
