Eerste bedrijf
De opera begint tijdens de ouverture met een blik vooruit. Terwijl op de voorgrond in een emotionele dans het verhaal van Don José en Carmen wordt uitgebeeld, zien we op de achtergrond hoe Don José wordt geëxecuteerd voor zijn moord op Carmen.
Dan neemt de opera een sprong terug in de tijd. Op een plein gedomineerd door een sigarenfabriek, houdt een groepje soldaten de wacht. De wisseling van de wacht dient zich aan en Don José verschijnt op het plein. Op hetzelfde moment komen de meisjes van de sigarenfabriek naar buiten voor een pauze. De rokende vrouwen flirten met de soldaten en burgers op het plein. De meest uitdagende van hen is Carmen, die al gauw omringd wordt door een stel aanbidders. Carmen maakt hen echter duidelijk dat de liefde voor haar niets meer dan een spel is. Wanneer ze Don José opmerkt, werpt ze hem verleidelijk een bloem toe, om vervolgens weer in de fabriek te verdwijnen. De verbijsterde Don José weet niet wat hij met het mysterieuze geflirt aanmoet. Veel tijd om over het voorval na te denken heeft hij echter niet, want er zijn onlusten in de sigarenfabriek: Carmen blijkt een ander meisje aangevallen te hebben en Don José moet haar arresteren. Zodra Carmen alleen met hem is weet ze José in te palmen door hem haar liefde te beloven. Hij gelooft haar en helpt Carmen te ontsnappen.
Tweede bedrijf
In de herberg van Lilla Pastia gaat alle aandacht uit naar de dansende zigeuners. Stierenvechter Escamillo kan zijn ogen niet van haar afhouden. Desondanks gaat ze niet in op zijn avances, omdat ze Don José, die wegens zijn medeplichtigheid aan Carmens ontsnapping de gevangenis is ingegaan, niet wil opgeven.
Carmen bekokstooft ondertussen een smokkelactie met een aantal van haar medezigeuners. Carmen beëindigt het gesprek met haar kompanen als Don José, net die avond vrijgekomen, naar de herberg onderweg is. Don José is hopeloos verliefd op Carmen, maar wil ook zijn plicht als soldaat naleven. Carmens temperament speelt hem echter al snel parten: ze maakt hem jaloers, probeert hem zover te krijgen met de smokkelaars de bergen in te trekken en de twee krijgen ruzie. Don José staat op het punt te vertrekken als luitenant Zuniga ten tonele verschijnt om zijn liefde aan Carmen te verklaren. Het komt tot een gevecht tussen de jaloerse José en zijn meerdere. Don José steekt Zuniga neer en moet nu wel deserteren en zich bij de smokkelaars aansluiten. In een emotioneel ballet wordt de liefde van Don José en Carmen uitgebeeld.
Derde bedrijf
Er is een geruime tijd voorbij gegaan. De liefde tussen Carmen en Don José is behoorlijk afgekoeld. Aangekomen in het zigeunerkamp zien we dat Carmen genoeg heeft van Don José, maar hij houdt nog steeds van haar. Om het eindeloze geruzie tussen de twee te stoppen wordt Don José weg gestuurd; hij moet verderop de wacht gaan houden. Ondertussen leest Carmen met haar vriendinnen de kaarten. Ze ziet haar dood - het tragische einde van het verhaal wordt aangekondigd.
Escamillo heeft de smokkelaars gevonden en verschijnt ten tonele om Carmen het hof te maken. Don José daagt Escamillo uit tot een duel. Voordat Don José Escamillo de genadeslag kan geven komt Carmen tussen beide. Escamillo verheugt zich over het feit dat Carmen zijn leven gered heeft en zegt dat hij haar uitnodigt voor zijn eerstvolgende stierengevecht. Carmen stemt in, hetgeen Don José nog jaloerser maakt. Don José blijft achter terwijl de anderen vertrekken. Hij bezweert Carmen dat zij pas van hem af zal zijn als hij zijn laatste adem heeft uitgeblazen.
Vierde bedrijf
Het laatste bedrijf opent met een dans die verwijst naar het stierengevecht van Escamillo. Het plein voor de arena staat vol met mensen die de stoet stierenvechters bekijkt. Carmen betreedt als laatste het plein aan de zijde van Escamillo, die inmiddels haar minnaar is. Men waarschuwt haar dat ook Don José in de buurt is, maar Carmen is niet bang om met hem geconfronteerd te worden. Plotseling staan ze oog in oog met elkaar. Don José smeekt Carmen om haar liefde, maar ze wijst hem minachtend af en gooit zelfs zijn ring in zijn gezicht. José’s smeekbede slaat om in woede, hij begint Carmen te bedreigen met zijn mes. Don José kan zijn emoties niet langer bedwingen en steekt haar neer, op hetzelfde moment dat Escamillo de stier in de arena doodt. Wanneer de toeschouwers in volle feeststemming de arena verlaten, treffen ze Don José met een bebloed mes bij het dode lichaam van Carmen aan.