Први чин – На тргу у Севиљи, војници проматрају пролазнике. Долази Микаела која тражи наредника Дон Хосеа да би му уручила писмо и поздраве од мајке. Наредник чете на стражи Моралeс покушава да је задржи, али она одлази. Вратиће се кад стражу преузме Хосе. Најављена дечјим хором (Avec la garde montante / Заједносасменомстраже), стража се мења. Моралес преноси Хосеу да га је тражила Микаела и одлази. Долази поручник Зунига и занима се за девојке које раде у оближњој фабрици цигарета. Хосеа оне не занимају. Он је из Наваре, одакле је и Микаела, девојка која га је тражила и коју очекује. Она је сироче, а одгајила ју је његова мајка удовица. Чује се звоно које најављује одмор радница, оне излазе из фабрике и певају о слатком диму (Dans l’ air, noussuivons la fumee / Погледомпратимо…, слатки, мириснидим). Међу њима је Кармен – Карменсита.

Она пева чувену хабанеру (L’ amour est un oiseau rebelle / Љубав је попут дивље птице). Пева о љубави с јасном поруком: „Ако те ја волим, добро се пази“ и баца цвет у лице Хосеу. Сви се разилазе, а Хосе остаје сам. Првобитно равнодушан на Карменино певање, сада узима цвет који му је бацила и брзо га скрива да га не би видела Микаела која управо стиже. Она му носи писмо од мајке, нешто новца и пољубац (Parle-moi de ma mere! / Причај ми о мојој мајци). Хосе чита писмо у којем га мајка саветује да се ожени Микаелом, што је он спреман и да учини. Он је дирнут, али нежну идилу ремети страх од „демона“, што Михаела не схвата и одлази. Изненадна бука из фабрике промениће ток догађања. Почела је свађа између радница. За то је крива Кармен па Зунига наређује Хосеу да је одведе у затвор. Кад остану сами, Кармен му заводљивим речима у славној сегедиљи (Pres des remparts de Seville / Покрај зидина Севиље) описује живот у крчми Лиласа Пастије и обећава му да ће све бити онако како она каже јер је он воли, што потврђује цвет који је скрио у недрима. Хосе је сав опијен… Док ју је водио у тамницу, она га одгурне и побегне.

Други чин – У крчми Лиласа Пастије, Кармен и њене пријатељице Фраскита и Мерседес забављају војнике, међу њима су Зунига и Моралес. Кармен пева циганску песму (Les tringles des sistres tintaient / Штапићи по ситрама пребиру). Весеље је на врхунцу. Кармен од Зуниге дознаје да је Хосе управо пуштен из тамнице након што је издржао једномесечну казну јер је допустио да му Кармен побегне. Споља се чују гласови који славе тореадора Ескамиља. Тореадор пева своје славне куплете (Votre toast, je peux vous le rendre / На вашу здравицу узвраћам). И њега привлачи Кармен, али она га одбија. Сви одлазе, а Лилас Пастија јавља девојкама да су стигли кријумчари Данкаиро и Ремендадо. У изванредном квинтету (Nous avons en tete une affaire / Нови подвиг већ смерамо) певају о плану да преваре стражаре и пребаце кријумчарену робу. Кармен неће поћи с њима јер очекује Хосеа.

У кључном призору опере, Кармен плеше пред Хосеом уз пратњу кастањета (Je vais danser en votre  honneur / У Вашу част плесаћу сад). Хосе је гута погледом… У даљини се чују трубе које свирају на повечерје. Хосе се ломи између дужности и љубави према Кармен која је преплавила његово срце. И кад му она пребацује да је не воли, он јој у прекрасној арији о цвету (La fleur che tu m’ avais jetee / Цвет који си ми бацила) открива да је воли. Ипак, одбија да се придружи њој и њеним пријатељима и растаје се од ње. Али судбина је хтела другачије. Долази Зунига и, кад је затекао Кармен са својим подређеним, заповедио је Хосеу да оде. Он то одбија па се двојица мушкараца сукобљавају.

Раздвајају их придошли кријумчари. Хосеу сада више нема повратка, следиће Кармен у планине, у слободу коју му она описује сласно и неодољиво (La-bas, la-bas, dans la montagne / Тамо далеко, у планине оне).

Трећи чин – Ноћ је у планинама покрај Севиље. Долазе уморни кријумчари, међу којима је сада и Хосе, певају о опасностима свога посла, које се заборављају кад све добро оконча. Између Кармен и Хосеа осећа се напетост. Она га се заситила и, кад јој он каже да у близини станује његова мајка, шаље га к њој. Кармен већ зна да ће њих двоје заједно поћи у смрт. Фраскита и Мерседес, баш као и Кармен, уверене су у то да се у картама може видети судбина и верују у срећу и благостање (Melons! Coupons! / Мешај! Сеци!). Кармен из карата чита своју судбину: смрт за њу и Хосеа. (Carreau! Pique!… La mort! / Каро! Пик!… Смрт!). Кријумчари одлазе за послом, знајући да ће се девојке побринути да преваре царинике. Хосе остаје на стражи. Долази Микаела. Престрашена је, али ипак довољно храбра и одлучна да нађе Хосеа и доведе га мајци која је на самрти (Je dis, que rien ne m’epouvante / Рекох да ме ничег није страх). Мислећи да је она уљез, Хосе диже пушку и опали. Метак је замало окрзнуо Ескамиља који се у том тренутку онде нашао, пошавши у потрагу за Кармен коју лудо воли. Њих двојица се сукобљавају, а Кармен је стигла на време да их раздвоји. Ескамиљо их, на растанку, све позива на кориду у Севиљу. Кријумчари налазе скривену Микаелу. Финале чина је прожето Микаелиним молбама, Кармениним пркосом и изазивањима и Хосеовом љубомором. Сазнавши да му мајка умире, Хосе одлази с Микаелом.

Четврти чин – Трг у Севиљи, испред зидина арене. Дан је борбе са биковима, окупљају се посетиоци, трговци. Кармен долази с Ескамиљом и они певају кратак дует у којем изјављују љубав (Si tu m’ aimes, Carmen / Ако ме ти волиш, Кармен). Фраскита је опомиње да се у мноштву посетилаца крије Хосе и да је вреба. Кармен се ничега не боји и храбро ће му се супротставити. Док посетиоци улазе у арену, Кармен и Хосе остају сами (C’ est toi! – C’ est moi! / Ти си! – Ја сам!). Он је обожава и преклиње је да с њим побегне, али она то одбија, све је узалуд јер она воли своју слободу. Његово стрпљење је већ при крају, прети јој, но она се не боји и баца му прстен који јој је некад дао. И док је народ у арени одушевљен Ескамиљовом тореадорском победом, Хосе убија Кармен.