Acte I

Chez les Ismailov, Katerina se morfond, rongée par l’ennui depuis son mariage avec le célèbre marchand Zinovy Borisovitch Ismaïlov (« Ah, ni spítsya ból'še »). Le père de ce dernier, Boris, vient la réprimander pour son inactivité et son infécondité. Il l’accuse même de vouloir prendre un amant. Il quitte ensuite les lieux, ordonnant que de la mort-aux-rats soit déposée dans les greniers afin de protéger la récolte (« Gripki sivodnia búdut ? »). C’est alors qu’un ouvrier annonce que le barrage du moulin a cédé. Zinovy décide de s’y rendre afin de superviser la réparation. Ses ouvriers feignent de regretter son départ (« Custvuyem ! »). Zinovy présente alors Serguei, sa nouvelle recrue, tandis que Boris force Katerina à jurer fidélité à son mari (« Vot, pápa, pasmatri »). La cuisinière, Aksinya, raconte à Katerina que le nouvel employé, Serguei, a tenté de séduire la femme de son précédent employeur et que cela lui a valu un renvoi immédiat (« Rabotnik novyi »).

Serguei et d’autres employés s’amusent à tourmenter la cuisinière, Aksinya (« Ay ! Ay ! Ay ! Ay, biesstýiy »). Katerina intervient, défendant au passage la condition des femmes (« Mnoga vy, muziki »). Elle défie alors Serguei qui lui propose un combat. Les deux jeunes gens s’affrontent et roulent par terre. Serguei tient Katerina dans ses bras lorsque Boris entre et les surprend. Katerina prétexte une chute. Boris renvoie tout le monde à son travail, ordonnant à Katerina de préparer le dîner et lui promettant de révéler l’aventure à Zinovy (« A nu, pazvóltie rúku »).

Le soir venu, Katerina ne parvient pas à trouver le sommeil, regrettant de n’avoir personne à qui parler. Boris lui reproche de veiller malgré l’absence de son mari (« Spat pará. Dien prašiól »). Katerina se prépare à dormir, pleurant sa solitude (« Zerebyónok k kabýlke torópitsya »). Après quelques instants, Serguei demande à lui parler, et lui confie à quel point il s’ennuie, ainsi que le plaisir qu’il a ressenti lorsqu’ils se sont battus, durant l’après-midi. Malgré les protestations de Katerina, il l’étreint avec passion. Les deux amants s’avouent leur flamme (« Kto éta, kto, kto stucit ? »).

Acte II

Boris ère, ne parvenant pas à dormir, la tête encombrée de soucis. Il se souvient que plus jeune, il dormait peu également, occupé qu’il était à courir les jupons. Ne comprenant pas que son fils ne parvienne pas même à satisfaire sa femme, il envisage de la rejoindre dans sa chambre (« Što znácit stárost »). Mais il s’aperçoit que Katerina partage déjà sa couche avec Serguei : appelant à l’aide, il ameute ses domestiques et entreprend d’administrer cinq-cents coups de bâton à l’employé, sous le regard pétrifié de sa belle-fille. Afin de ne pas l’achever trop vite, il ordonne ensuite qu’il soit enfermé au cellier jusqu’au lendemain : la punition pourra reprendre alors (« Prašiai, Katia, prašiai ! »). Affamé, il ordonne alors à Katerina de lui cuisiner un repas puis envoie un employé chercher son fils au moulin. Katerina lui apporte des champignons dans lesquels elle a versé de la mort-aux-rats. Très vite, Boris se plaint de brûlures et demande à Katerina de faire venir le Pope. Au lieu de cela, celle-ci part délivrer Serguei. Alors que les employés s’apprêtent au travail, ils découvrent Boris. L’un d’eux va chercher le Pope : Boris se confesse, accuse Katerina et expire (« Nu sto ? Progolodálsya Ya »). Katerina feint un tel désespoir, accusant la qualité des champignons, que le Pope la disculpe et entonne une prière pour la paix de l’âme de défunt (« Akh, Baris Timaféivic »).

Plus tard, dans la chambre de Katerina, Serguei exprime son angoisse de voir leur relation s’arrêter au retour de Zinovy. Katerina lui promet de devenir sa femme légitime (« Serguei, Seriója ! Vsio spit... »). Serguei se rendort. Le fantôme de Boris apparaît alors à Katerina, la menaçant et la maudissant. La jeune femme réveille son amant, qui ne voit rien (« Apyát usnúl »). Un bruit se fait entendre. Serguei se cache à l’instant où paraît Zinovy, qui est au courant que Serguei a été trouvé avec sa femme. Une violente dispute éclate entre les deux époux. Serguei sort alors de sa cachette. Les deux amants étranglent le mari trompé puis cachent son corps dans la cave. Katerina annonce à Serguei qu’elle est à présent sa femme légitime (« Slúšay, Sergéi', Sergéi ! »).

Acte III

Alors que les noces de Katerina et Serguei se préparent, l’angoisse poursuit la première, qui ne peut s’empêcher de scruter la porte de la cave. Les deux fiancés se rendent ensemble à l’église pour la célébration du mariage (« Što ty tut staíš ? »). Le Balourd miteux, fier de son état d’ivrogne, a remarqué que Katerina observait souvent la cave. Pensant qu’elle y cache du bon vin, il décide d’y entrer et découvre le cadavre de Zinovy. Il court alerter les autorités (« U menyá bylá kumá »).

Au commissariat, un sergent et ses hommes se plaignent de leur condition. Ils aimeraient punir Katerina de ne pas les avoir invités à la noce. Un instituteur socialiste leur est amené, tenant des propos confus sur Dieu et l’âme des grenouilles (« Sózdan policéyskiy byl va »). Mais le Balourd miteux arrive et leur raconte sa découverte. Au comble de la joie, les policiers se ruent sur les lieux, espérant pouvoir au passage profiter du banquet (« Váše blagoródiye ! »).

Chez les Ismailov, le mariage touche à sa fin. Sous les yeux du Pope, l’assemblée congratule les nouveaux époux. Mais Katerina remarque que la serrure de la cave a été forcée : les deux meurtriers décident de fuir (« Sláva suprúgam, Katirine »). Mais le temps de réunir tout l’argent qu’ils peuvent emporter, la police arrive sur les lieux. Aussitôt, Katerina se dénonce, trahissant Serguei au passage. Les policiers les emmènent (« Zdrávstvuyte ! »).

Acte IV

Dans la steppe, les bagnards marchent dans des conditions difficiles, accompagnant leur pas lourd d’un chant mélancolique (« Viórsty adná za drugóy »). Tandis que les hommes sont séparés des femmes pour la nuit, Katerina paie un garde pour pouvoir parler à Serguei. Mais ce dernier la rejette, lui reprochant son arrestation (« Stipányc ! Prapusti menyá »). Plus que ses conditions de captivité, la haine et le mépris de Serguei font souffrir Katerina (« Ni lihkó póslie paciota da »).

De son côté, Serguei soudoie le garde pour rendre visite à une autre bagnarde, Sonietka, espérant obtenir ses faveurs. Il lui avoue avoir séduit Katerina par intérêt et se moque d’elle. Sonietka accepte d’être à lui s’il lui fournit de nouveaux bas, les siens étant troués (« Maió pactiénie ! »). Sans perdre un instant, Serguei retourne voir Katerina, feignant une grande douleur aux pieds. Il lui explique que ne pouvant plus marcher, il doit se résoudre à abandonner le convoi : ils seront ainsi séparés pour toujours. Désespérée, Katerina lui donne ses bas, afin de diminuer sa douleur (« Kátia ! Seriója, prišol ? »). Tandis que Serguei rejoint Sonietka, Katerina comprend la supercherie. Les autres bagnardes se moquent d’elle (« Serguei, Serguei, što éta ? »). Le campement se calme. Katerina n’espère plus que trouver un lac aussi sombre que son âme (« V liesú, f sámoy cášie »). A l’aurore, Sonietka nargue Katerina : elle dispose à présent de son homme et de ses bas (« Spasiba, Katirina Lvóvna »). Les bagnards se remettent en marche. Tout d’un coup, Katerina entraîne Sonietka dans l’eau gelée d’un lac. Un officier constate qu’aucune des deux ne peut être sauvée : les bagnards reprennent leur chemin de leur pas lourd, en chantant comme si de rien n'était (« Vstavái ! Pa miestám ! Jiva ! »).