Acte I

Dans leur mansarde parisienne, le poète Rodolfo et le peintre Marcello n’arrivent plus à travailler tant le froid et la faim les étreignent : Rodolfo décide de brûler son dernier drame pour réchauffer la pièce (« Questo Mar Rosso mi ammollisce »). Colline, le philosophe, puis Schaunard, le musicien, les rejoignent. Ce dernier, ayant été engagé pour donner des leçons à un riche anglais, ravit ses amis en leur rapportant de nombreuses victuailles et en les invitant à manger à l’auberge (« Legna ! Sigari ! Bordò ! Legna ! »). Soudain, leur propriétaire, Benoît, frappe à la porte, réclamant le loyer du trimestre précédent. Les quatre amis parviennent toutefois à l’embobiner et à faire fuir le requérant sans lui avoir versé un sou (« Si può ? Chi è là ? »).

Alors que Marcello, Colline et Schaunard sortent dîner, Rodolfo reste terminer un travail. Une jeune femme vient cependant l’interrompre, lui demandant du feu pour rallumer sa chandelle. Rodolfo est aussitôt charmé. Pressée de partir, la demoiselle doit pourtant revenir sur ses pas, ayant perdu ses clés (« Oh ! sventata, sventata ! »). Rodolfo profite de l’obscurité pour lui saisir la main et l’invite à rester. Dévoilant déjà ses sentiments naissants, il se présente et invite la jeune femme à en faire autant (« Che gelida manina »). Cette dernière dévoile se nommer Lucie mais se faire appeler Mimi et être brodeuse (« Sì. Mi chiamano Mimì »). Tandis que ses amis, l’appellent depuis dehors, Rodolfo invite Mimi à l’accompagner : ils échangent de doux mots d’amour puis s’en vont ensemble (« O soave fanciulla »).

Acte II

Quelques instants plus tard, dans le quartier latin, les cinq amis déambulent au milieu d’une foule animée (« Aranci, datteri ! Caldi i marroni »). Entrant dans le café Momus, Rodolfo présente Mimi à ses amis (« Eccoci qui ! Questa è Mimì »). Tandis que les amis dînent, un vendeur de jouets, Parpignol, est pris d’assaut par des enfants (« Parpignol ! Parpignol ! Parpignol ! »). Soudain, Musetta, l’ex-amie de Marcello, entre dans le restaurant, accompagnée d’un vieux monsieur, Alcindoro. Les deux ex-amants enragent de la présence de l’autre (« Oh ! Musetta ! Essa ! »). Musetta se montre alors aguicheuse, ce que Mimi identifie comme une preuve d’amour envers Marcello : les deux amants se réconcilient. Musetta s’enfuit avec le groupe d’amis, laissant l’addition à Alcindoro (« Quando men' vo soletta »).

Acte III

Aux abords de la barrière de Paris, un Douanier et un Sergent font la circulation et indiquent à Mimi l’auberge où vit Marcello (« Ohè, là, le guardie »). Marcello, qui vit à présent là avec Musetta, vient à sa rencontre. Mimi lui explique que Rodolfo l’a quittée, devenu jaloux. Elle est donc venue le trouver là malgré une intense toux qui l’épuise (« Mimì ? Speravo di trovarvi qui »). Mimi s’éloigne au moment où Rodolfo paraît. Ce dernier explique à Marcello s’ennuyer avec son amante et avoir décidé de la quitter (« Marcello. Finalmente »). Mais Marcello ne le croyant pas sincère, il lui révèle la vraie raison de son attitude : sachant Mimi très malade, il cherche à la pousser dans les bras d’un amant plus riche, sa propre misère la condamnant. N’y pouvant plus, Mimi se montre alors : Rodolfo tente de la rassurer quant à sa maladie. Le rire de Musetta retentissant, la jalousie de Marcello se réveille : il rentre dans l’auberge (« Mimì è tanto malata ! »). Mimi dit adieu à son amant (« D'onde lieta usci al tuo grido »). Pleins d’amour l’un pour l’autre, ils décident de ne se quitter qu’au printemps afin d’éviter la solitude de l’hiver. Pendant ce temps, Marcello et Musetta se disputent avec fracas (« Dunque è proprio finita ? »).

Acte IV

L’hiver suivant, dans leur mansarde, Rodolfo raconte à Marcello avoir croisé Musetta, qui lui a confessé avoir le cœur brisé suite à leur rupture. Marcello, de son côté, a aperçu Mimi, vêtue comme une reine (« In un coupé ? »). Les deux artistes peinent à travailler, le cœur brisé (« O Mimì, tu più non torni »). Ils sont rejoints par Schaunard et Colline, qui apportent un maigre repas : plaisantant, ils dansent et jouent à se battre (« Eccoci. Ebbene ? »). Leurs facéties sont interrompues par Musetta qui les informe que Mimi, très malade, ne parvient pas à monter l’escalier : sentant sa fin proche, elle a quitté le Vicomte qui l’entretenait pour retrouver Rodolfo. Musetta donne alors ses bijoux à Marcello afin qu’il les vende et fasse venir un médecin (« C'è Mimì che mi segue e che sta male »). Colline, de son côté, décide de vendre son manteau (« Vecchia zimarra, senti »). Il s’en va avec Schaunard afin de laisser les deux amants seuls. Ces derniers se remémorent avec émotions la naissance de leur amour (« Sono andati ? Fingevo di dormire »). Mais de nouveau, le mal s’empare d’elle, tandis que leurs amis reviennent. Musetta lui offre un manchon afin de réchauffer ses mains gelées, mais Mimi meurt peu après, laissant Rodolfo déchiré (« Che avvien ? Nulla. Sto bene »).