在皇城的墙外，官员宣布：艾通皇帝的女儿杜兰朵公主出了三个谜语。凡具有王室血统的求婚者能猜中的，公主就嫁给他；猜不中的就杀头。来自各国的求婚者已有多人掉了脑袋，最近的失败者是波斯王子。在宫墙外等待看行刑的群众中，有被敌人赶出国土的鞑靼老国王帖木儿以及他忠心的侍女柳儿。在人群中，帖木儿遇见他以为已经死去的儿子卡拉夫。群众看到即将受刑的波斯王子年轻、英俊，要求杜兰朵缓刑，却被杜兰朵拒绝，卡拉夫虽然痛恨杜兰朵的残暴，但无法抵挡她那惊人美貌的诱惑。他不顾父亲、暗恋他的柳儿以及三位大臣平、彭、庞的劝止，毅然敲响城门的铜锣，加入冒死求婚者的行列。