1904年2月17日的首演，是普契尼心頭揮之不去的痛苦經歷，正如李柯第(Ricordi)在當年三月《音樂與音樂家(Musica e Musicisti)》雜誌中所描述的那樣：
“怒吼、狂叫、嗔叱、嘩笑、嬉謔、還有那熟悉的‘bis（再來一個）’呼喊，讓全場更熱鬧了——這概括了斯卡拉歌劇院的觀眾對賈科莫·普契尼大師新作品的接納態度……觀眾席間的種種反應，就像舞台上的戲一樣，好似事先排好的一般，從歌劇開場的那一刻就鬧起來了。”
如果李柯第回憶無誤——滿場觀眾從一開始就帶著敵意的話，那麼，真正問題的發端，似乎應從蝴蝶夫人登場的那一刻算起，即當她朝新房走去，與一群女子合唱“藍天遼闊 (Quanto cielo)”之時。而激起更大群憤的是，蝴蝶夫人所唱的下行旋律與普契尼之前的作品《波希米亞人(La Bohème)》第三幕中的一首二重唱很近似。在19世紀，意大利觀眾對其所認定的“憶舊貨”——即作曲家有意或無意借用的其他歌劇的音樂——尤其敏感，也絕不寬容。普契尼的批評者們察覺到曲中竟有此種“冒犯”，於是大呼“是《波希米亞人》。《波希米亞人》！！”
自這一刻開始，觀眾分成了針鋒相對的兩派：普契尼的支持者為一派，而那些有意拿演出尋開心的人為另一派——不用說，這後一派的聲勢更大。第一幕那段優美的二重唱抵不過觀眾席的喧囂，而先前提及的那些冒犯之舉，在此又犯起，這無疑火上澆油。該幕落幕時，只聽得陣陣噓叫裡，夾雜著零星的掌聲。演員和普契尼被呼上台，受到哄堂嘲笑。
第二幕時，抗議變本加厲了。除了讀信的場景以及撒花時的二重唱可被聽到外，其餘段落都大受噪聲干擾，以至於演員抱怨聽不清樂團伴奏。有那麼一刻，或因後台風機的緣故，抑或女高音羅西娜·斯托其奧(Rosina Storchio)自己突然的一個動作帶動，她的和服腹面脹鼓起來了，馬上有幾人大呼：“蝴蝶懷孕啦！”，隨即更傷人的是：“啊，是小托斯卡尼尼！”——這後一句譏言意指坊間盛傳的斯托其奧與意大利著名指揮托斯卡尼尼(Arturo Toscanini)之間的緋聞。
蝴蝶夫人守夜之時，過長的間奏段又給滋事者可趁之機。歌劇製作人原在觀眾席四周安放了鳥哨，以鳥鳴聲為守夜後的次日黎明作伴奏，意在超越大衛·貝拉思科(David Belasco)原作本已濃烈的現實主義。可觀眾不願失去這“大好機會”，他們發出各種動物的怪叫，將這詩意之景攪得狂亂不堪。事後各方對此的描述各不相同，但不論如何，劇終落幕時若不是“一片冷冰冰的沉默”，就是一片嚎叫、哄笑與嗤嫌之音。
第二日的劇評也不留情面，且標題刺眼，如“普契尼被轟”、“慘敗就在斯卡拉”、“《蝴蝶夫人》——一齣糖尿病歌劇，一齣車禍的結果”等。甚至那些對該歌劇有所認同的人，也開始挑劇本結構的毛病，以及對各種細節吹毛求疵。普契尼深受打擊，他將此比喻成“集體加害的致命私刑(lynching)”，並堅持要收回曲譜。歌劇院照做了，儘管這會給他們造成經濟損失，而普契尼也將兩萬里拉的作曲費退還給了李柯第公司。
當然，首演落敗的確切原因，如今已幾乎無法探明，不過，還是存在幾種可能的解釋。其一，彩排期間李柯第採取的保密策略以及有意疏遠媒體的做法，無疑促使媒體報導帶有不必要的敵意。其二，是普契尼的錯誤判定，他認為觀眾能在超長的第二幕仍能集中精力觀看——在之後的修訂版中，守夜那一景，舞台幕布會識相的合上了。最後一點——而這也是推測——即：敗局可能在演出前就“已定”。這種開張大敗的慘例在歌劇史上也不止一回，李柯第當然會心存顧慮，正如他在上文評語中所揭示的那樣。
這場演出災難曾影響普契尼很長一段時間。《蝴蝶夫人》是他的最愛，但只要想起這部作品，首演失利的那些回憶無可避免的會湧入腦海。不過，失望歸失望，普契尼仍修訂出一版更易被接受的《蝴蝶夫人》。他確信在場地小一些的劇院上演，這部歌劇定會成功，於是對歌劇作了小範圍但很有必要的修改。5月28日，《蝴蝶夫人》修訂版在意大利布雷西亞大劇院上演。普契尼這次是對的，歌劇獲得了成功——而且至今依然。
故事發生在20世紀初的日本長崎。美國海軍上尉平克頓(Benjamin Franklin Pinkerton)向婚姻掮客五郎(Goro)租下了一所位於小山坡上、面朝海港的房子。他即將與小名“蝴蝶”的日本藝伎巧巧桑(Cio-Cio-San)成婚。美國駐長崎領事夏普勒斯(Sharpless)來到，他對平克頓的婚事不滿，並警告說，該女子對婚姻的觀念是極嚴肅的，於她而言，是在與傳統束縛作抗爭，結局或關生死。平克頓對此並不在乎，他為領事斟上威士忌，祝酒時宣稱未來他將娶一位美國女人作他真正的妻子。這時，蝴蝶和她的親戚朋友們來到。正式介紹過後，蝴蝶談及自己芳齡僅十五，家道中落而不得不淪為藝伎，為了婚姻，她放棄了家族信仰，完全投身丈夫的懷抱和他信奉的基督教。主婚人宣讀了結婚證，眾人道賀。突然，怒斥聲傳來——是蝴蝶的和尚叔父(Bonze)。他詛咒蝴蝶對家族信仰的背叛，並宣布斷絕與她的血緣關係。平克頓非常氣憤，他令所有人離開。之後，他安慰哭泣的蝴蝶，並承諾他的愛。
三年過去了。平克頓早奉調令離開，這幾年都在美國，留下蝴蝶默默守候他的歸來。女僕鈴木(Suzuki)委婉的告誡，說平克頓可能不再回來，但蝴蝶信心堅定，並唱起了著名的詠嘆調《美好的一天(Un bel dì, vedremo)》。
夏普勒斯捎來一封平克頓的信。信中，平克頓說他不久將回到日本，但與之一同前來的有他的新婚美國妻子。夏普勒斯不忍告訴蝴蝶真相，於是，在讀信時，有意避開關鍵的信息。正當蝴蝶不斷追問之時，五郎帶來了另一位求婚者——闊少山鳥(Yamadori)，但蝴蝶根本不領這份情，她堅信平克頓不會拋棄她。夏普勒斯適時的建議蝴蝶考慮山鳥的求婚，但蝴蝶抱出了她的兒子，並告訴說，孩子的取名“悲苦 (Sorrow)”，待父親回來就會改名叫“歡心(Joy)”。夏普勒斯無法繼續向她讀出信的內容，只得無可奈何的咒罵著離去。
海上傳來炮聲。蝴蝶和鈴木望見平克頓的艦船駛入海港。她倆將房子內外撒滿鮮花，準備迎接平克頓的到來。當晚，蝴蝶、鈴木和小兒子一夜無眠。
晨曦破曉。鈴木勸蝴蝶休息，於是蝴蝶帶著孩子入房。平克頓悄然走來，一旁除了夏普勒斯，還有他的美國妻子凱特(Kate)。鈴木瞧見後，頓生疑慮，而之後凱特的身份得到證實。平克頓和夏普勒斯不僅不讓鈴木驚動蝴蝶，而且還希望鈴木能說服蝴蝶，讓平克頓和凱特帶走孩子。此時平克頓環顧四周，悔恨交織，在唱完詠嘆調《永別了，愛戀的家(Addio, fiorito asil)》之後，獨自跑開。
蝴蝶衝出房來，卻看見凱特。她明白了自己已遭拋棄。她告訴凱特，能否稍後和平克頓一同過來，到時再領走孩子。打發走所有人後，蝴蝶拿出父親切腹自盡時用過的那柄短劍，她寧可死於尊嚴，也不願苟活於屈辱。兒子突然跑了進來，蝴蝶向他道別，並蒙上他的雙眼，讓他去屋外玩耍。最終，蝴蝶將劍刺向了自己。絕望的平克頓趕回，大聲呼喚她的名字……