公主出现在阳台上，人们被公主的美貌惊呆了，纷纷跪下，然后随处死波斯王子的队伍下场，台上只剩下贴木儿、卡拉弗和柳儿三人。卡拉弗被公主的美丽征服，他不听父亲和柳儿的劝阻，即使波斯王子被砍头了，仍要去敲锣以猜谜，柳儿于此时唱出凄美的“王子，请听我说!”充份展露柳儿清纯少女对王子的爱慕之情，她表示若王子死了，她一定活不下去。而王子则以“柳儿别哭”来安慰柳儿，若他死了，要照顾他的父亲。这时三位大臣平，彭、庞相继出现，以清朝国歌的旋律，阻止王子的愚蠢行为。以前被处死的王子们的幽灵唱起了大合唱，刚被处死的波斯王子的头颅被挂了出来，但卡拉弗下定决心毫不动摇，他高呼着图兰多的名字，敲响了锣鼓。他父亲帖木尔和柳儿相拥而泣，三位大臣则大叫来不及了，在强大的管弦后奏之下。

　　第二幕

　　第一场  在皇宫阁楼上。

　　平首先由宾唱出“铜锣被敲响”后，彭、庞二人则唱出猜对谜题则举行婚礼，若猜错，则举办丧礼，最后成为愉快的三重唱。此时曲风一转，三人忆起了可爱的家乡，痛恨目前只不过是监斩官。随后，舞台后传来群众高喊“磨利斧头”的曲调，三人则忆起许多王子被砍头的情形。最后他们期望卡拉弗王子能顺利解谜，以便结束可怕的恶梦，

　　第二场 皇宫前的广场

　　首先是拿着答案的大臣们入场，随后阿尔顿皇帝登场，他劝卡拉弗王子不要猜谜，但王子执意不肯，一共劝说三次，最后皇帝说看他自己的造化了。满洲宣旨官再度出场宣布猜谜的规则，之后图兰朵公主在儿童的茉莉花歌声中登场。图兰朵公主以傲慢的态度唱出“往昔的故事”，述说自己的先祖楼林公主被鞑靼人俘虏，最后，悲惨地死去，她要为先祖报仇，所以才要以猜谜招亲的方式，杀尽异域王子。之后公主出了三道谜题，皆以相同的曲调唱出，但一次比一次愤怒，图兰朵提出了第一道谜语：“用什么能把黑暗照亮?”卡拉弗答道：“是希望。”公主又提出第二道谜语：“什么能像火焰一样燃烧?” 比夕阳的光辉还红，当你勇往直前时，它会帮你实现光明理想;当你输了、败了之后，它就会变冷，这是何物?”卡拉弗果断地回答：“是热血。”两题谜语猜对，群众用欢呼声鼓励他，图兰朵公主叫卫士让群众安静下来，粗暴地走下台阶，抑止了他们的热情，冷冷地提出了第三道谜题： “什么是从火焰中诞生的?”卡拉弗沉默片刻，回答说：“是图兰朵。”卡拉弗猜对了公主的全部谜语，群众高声欢呼，图兰朵却反悔了，要求父皇不要把圣洁的她像奴隶般地许配给王子，但皇帝说要她遵守诺言，群众加以声援齐呼：“不可食言!”。善良的王子卡拉弗说只希望公主爱他，而不是要强夺公主，因此他给公主一个谜，只要公主能在明天日出之前猜出他的名字，他就愿意欣然受死，否则公主必须做他的妻子。公主则点头答应。随后，群众以华丽的歌声歌颂阿尔顿皇帝及卡拉弗王子，并送皇帝离场，此时所有的人包括皇帝在内，都希望公主猜不出无名王子的名字，最后在华丽的铜管音响中，幕落。