Действие первое
Париж, 1830-е годы. В одной из мансард Латинского квартала в канун Рождества полунищие художник Марсель и поэт Рудольф пытаются согреться. Печку приходится топить страницами последней пьесы Рудольфа. Вскоре приходят их друзья, обитатели той же мансарды – философ Коллен и музыкант Шонар. Шонар приносит провизию, дрова, вино – все это плоды его знакомства с одним эксцентричным англичанином. Пока приятели отмечают неожиданное везение, их домохозяин Бенуа приходит, чтобы добиться выплаты арендной платы. Предложив старику вина, молодые люди провоцируют его на разговор об интрижках, а затем с притворным негодованием выставляют «распутника» за дверь, не заплатив за жилье. Шонар зовет всех праздновать сочельник в кафе «Момюс», Рудольф обещает догнать друзей после того, как закончит статью. Но в дверь снова стучат: это симпатичная соседка, Мими. У нее погасла свеча на сквозняке, и она заглянула спросить огня. Рудольф угощает девушку вином, зажигает ее свечу и провожает к двери. У двери Мими понимает, что забыла ключ от своей комнаты, вдвоем они принимаются за поиски – и ветер задувает обе свечи. Рудольф находит ключ впотьмах и кладет его в карман. При лунном свете поэт берет девушку за озябшую руку и поверяет ей свои мечты. В ответ она рассказывает, как одиноко живет в своей комнатке под крышей, вышивает цветы и ждет весны. Друзья Рудольфа зовут его с улицы, торопя присоединиться к ним, в ответ он кричит им, что не один и вскоре догонит компанию. Счастливые, что нашли друг друга, Мими и Рудольф обнимаются и рука об руку идут в кафе.
Действие второе
В толчее уличных торговцев рядом с кафе «Момюс» Рудольф покупает Мими чепчик и представляет ее своим друзьям. Вся компания усаживается за столик и заказывает ужин. Мимо проходит торговец игрушками Парпиньоль, его сопровождает толпа детей. Привлекая всеобщее внимание, под руку с пожилым богачом Альциндором появляется Мюзетта, в прошлом – возлюбленная Марселя. Все восхищаются красавицей, и она поет вальс, откровенно любуясь собой и наслаждаясь общим преклонением. Марсель единственный остается равнодушен к ее чарам. Мюзетта притворяется, что натерла ногу, и отправляет Альциндора за новой парой обуви. Как только он удаляется, она падает в объятия Марселя, а официанту велит вручить Альциндору счет за ужин всей компании. Мимо кафе маршируют солдаты, друзья скрываются, а вернувшийся Альциндор в изумлении застывает с туфельками Мюзетты в руках.
Действие третье
Рассвет на заснеженной окраине Парижа. Таможенники пропускают в город молочниц. Из таверны доносятся голоса гуляк. Вскоре появляется Мими, она разыскивает место, где обитают Марсель и Мюзетта. Художник выходит к ней, Мими рассказывает о своих переживаниях и ревности Рудольфа. Ей кажется, что им лучше будет расстаться. Рудольф, который провел ночь в таверне, выходит. Мими прячется, Марсель уверен, что она ушла. Рудольф рассказывает другу, что хочет расстаться с Мими: девушка очень больна, и жизнь в нищете убивает ее. Мими слышит его слова, ее душат слезы и кашель, и она выходит из своего укрытия, чтобы проститься с возлюбленным. Марсель возвращается в таверну, откуда слышен веселый смех Мюзетты. Мими и Рудольф вспоминают свои счастливые дни, Мюзетта, взбешенная ревностью Марселя, собирает вещи и спешит прочь из таверны. Художник расстается со своей подругой, а Мими и Рудольф решают остаться вместе до весны.
Действие четвертое
Вновь в своей мансарде, расставшись с возлюбленными, Рудольф и Марсель страдают от одиночества. Коллен и Шонар приносят скромный ужин; чтобы поднять настроение, все четверо затевают танцы, которые затем превращаются в шуточную дуэль. В разгар веселья появляется Мюзетта. Она сообщает, что Мими рядом, но слишком слаба и не может подняться по лестнице. Рудольф спешит помочь ей. Мюзетта рассказывает, что Мими мечтала умереть рядом с возлюбленным. Бедную девушку устраивают как можно удобнее. Мюзетта отправляет Марселя продать свои серьги, чтобы позвать врача, Коллен намеревается продать свой плащ, который так долго укрывал его от стужи. Оставшись вдвоем, Мими и Рудольф тихонько вспоминают свою первую встречу, дни счастья… но сильный приступ кашля не дает Мими разговаривать. Возвращаются друзья, Мюзетта приносит Мими муфту, о которой та мечтала. Мими погружается в забытье, Мюзетта молится о ней. Рудольф задергивает занавески, чтобы солнце не разбудило уснувшую Мими. Шонар первым понимает, что Мими умерла. Когда Рудольф, наконец, осознает это, он бросается к ее телу, в отчаянии выкрикивая имя возлюбленной.
