巧巧桑忠誠的表情使平克頓的內心震動了，但他並不懂得改變信仰，對巧巧桑，對一個日本人，是多麼嚴重的事。而且，他對這樁婚姻也遠沒有巧巧桑的那種神聖感婚禮舉行後，正當蝴蝶夫人與平克頓接受眾人道賀時，忽然傳來一陣怒吼聲，原來是蝴蝶夫人的和尚叔父來了。他憤怒地指著巧巧桑對大家說：“諸位聽著，她已經背叛了我們，背叛了自己的祖先。她相信了彆人的神！”這些句話著實讓大家吃了一驚。他們轉過頭去，生氣地對著瑟瑟發抖的新娘巧巧桑發出噓聲。和尚喊著日本神的名字，繼續大聲詛咒巧巧桑道：“你已經背叛了我們，就讓魔鬼把你捉去吧!”平克頓忍不住了，他對這和尚說：“不準在這裡吵鬨!”和尚狠狠地瞪了這美國人一眼，嘴裡繼續罵著。平克爾頓火了，他大聲命令道：馬上給我滾出去!我是這裡的主人，不準任何人在這裡瞎喊亂叫！”
眾人聞言，紛紛離去，隻留下被遺棄的巧巧桑獨自飲泣。望著可憐的小新娘，平克頓心裡充滿了憐愛，他溫柔地摟住巧巧桑的肩膀，勸慰說：“你們日本的宗教和所有的親戚朋友，都不值得我美麗的姑娘心中難受。我一定要好好地愛你”這時，屋裡傳來喃喃的低語聲，巧巧桑說，這是女仆鈴木，在向神作祈禱。此時夜幕低垂，一輪淡月伴著閃爍著的星星，倆人唱著甜蜜而又令人陶醉的二重唱《月白天青》：“親愛的，你的眼睛這樣明亮，穿上這身潔白的衣裳，就像一支百合花。可愛的姑娘，我的熱情為你而奔放。”巧巧桑柔聲回答道：“我像一個美麗的女神，從天空中月亮裡輕輕地走下來。我親愛的，我願和你一起飛到天堂。”隨後兩人相偕入房，共享新婚之夜的歡愉。
第二幕蝴蝶夫人家中
幕起時，已是平克頓隨艦隊返美三年之後。平克頓返美國杳無消息，蝴蝶夫人已生下一個兒子。母子倆人住在這幢精巧的小屋中倒也舒適，從敞開著的門望進去，隻見巧巧桑在榻榻米上躺著，女仆鈴木在神龕前喃喃地祈禱。巧巧桑對女仆鈴木的祈禱感到厭煩，她在一旁諷刺地說：“日本的神明最懶惰，從不聽她的禱告，她相信美國的的上帝比較勤快，隻要你去祈禱，他就很快給你回答，但是我擔心，我們受苦，他不知道。”顯然，他們的日子很拮據，從家裡的擺設和兩人身上的衣裝就看得出來。女仆鈴木歎息道：“如果他把我們都已忘掉，那日子可怎麼過下去”這話巧巧桑可不愛聽了，她坐了起來：“為什麼你不相信我的丈夫一定會回來他決不會拋棄他的小蝴蝶！”“我從來沒有聽說過，外國丈夫會重新回來。”
巧巧桑真的生氣了，她抓住鈴木的衣領用力地搖：“什麼你說什麼”然後，她對著鈴木，更是對著她自己唱道：“當那天我們分彆的時候，他曾溫柔地對我講：“啊，小蝴蝶，當那玫瑰花兒開放，當那春暖花開的日子裡小燕子在天空高高地飛翔，我就會回到你的身旁。”鈴木早就聽夠了她的這些話，對此不抱任何希望，蝴蝶夫人則是堅定地表示：“她心愛的丈夫平克頓一定會回來，“巧巧桑站起身來，對著大海開始表演著她天天幻想的情景（詠歎調：在那美好的一天）：“在那晴朗的一天，那遙遠的海麵上，我們看見了一縷黑煙，有一隻軍艦出現。那白色的軍艦駛進港灣。禮炮轟鳴，看吧，他已來到!我不去和他相見，站在山坡這邊長久地向海港張望，期待著和他幸福地會麵。他快速地奔跑，越來越近，奔向這邊。“我親愛的小蝴蝶，你在哪裡”我一句話也不講，悄悄躲在一旁。我的心兒狂跳，滿腔的熱情像火焰在燃燒。他在不停地喊叫：“我最親愛的小蝴蝶，快快投入我的懷抱！”這聲音還像以前一樣美好，
一切的痛苦都會忘掉。相信我吧，鈴木，他一定會來到!主仆倆正討論這件事的時候，美國駐日本領事夏普勒斯登門拜訪，他此番前來就是要告訴蝴蝶夫人：他已經收到平克頓的來信。說他在美國已經結婚，煩夏普勒斯將此事告訴巧巧桑，讓她依照日本手續解除婚約。看到純潔的巧巧桑，對平克頓異常忠貞。夏普勒斯左右為難。就在此時，婚姻掮客五郎帶著日本貴族山鳥公爵上門，說是要幫蝴蝶夫人再次相親（因為根據日本習俗，如果丈夫遺棄了妻子，就視同離婚）；蝴蝶夫人表示，自己嫁給了美國人，就應該依照美國的法律，哪還管日本的習俗呢？說罷，便將五郎與山鳥公爵請出門。這時，夏普勒斯才將平克頓的來信慢慢讀給蝴蝶夫人聽：“親愛的朋友，請你幫忙去看看我那美麗的小蝴蝶……”“他這樣說嗎”巧巧桑高興地叫了起來。“是這樣寫著。領事接著讀：“從那個難忘的日子起，已經過了整整三年。”巧巧桑自言自語道：“不錯！”“可能我的小蝴蝶已經忘掉了我。”“忘掉他鈴木，你說我能嗎”鈴木沒吭聲。