Dans la forêt où il s’est perdu, Golaud découvre une jeune fille en pleurs. A sa vue, elle s’effraie et, malgré toutes les questions qu’il lui pose, ne veut dire que son nom : Mélisande. Golaud lui explique qu’il est prince, petit-fils du vieux roi Arkel d’Allemonde, et l’emmène avec lui. Six mois après son mariage avec Mélisande, Golaud écrit à Pelléas, son demi-frère bien aimé, pour lui faire part de sa nouvelle situation. Il lui demande d’intervenir auprès d’Arkel et précise que si le roi est d’accord pour accueillir son épouse, il doit faire allumer une lanterne visible de la mer. Elle lui indiquera s’il peut rentrer chez lui ou s’il doit poursuivre son chemin. Une tempête menace sur la mer. Mélisande, Pelléas et Geneviève, la mère des deux frères, regardent s’éloigner vers un avenir inconnu le bateau qui a amené le jeune couple à Allemonde. Pelléas conduit Mélisande à une fontaine dans le jardin du château.

Elle joue avec son alliance au dessus de l’eau et, alors que midi sonne à l’horloge de la tour, la fait tomber dans le bassin. Au même moment, Golaud tombe de son cheval. Le soir, Mélisande soigne son époux, qui remarque l’absence de l’alliance à son doigt. Elle lui dit qu’elle l’a perdue en ramassant des coquillages dans la grotte sur la plage. Golaud lui ordonne d’aller immédiatement la chercher avec Pelléas. Bien que sachant pertinemment que la bague ne s’y trouve pas, Pelléas et Mélisande se rendent dans la grotte, pour pouvoir, au besoin, la décrire. Mais lorsque le clair de lune laisse apparaître quelques mendiants endormis, ils s’en retournent, effrayés. Mélisande chante à sa fenêtre.

Depuis le jardin, Pelléas la persuade de se pencher vers lui. Sa chevelure tombe alors jusqu’à terre et enveloppe Pelléas. Il ne s’en sépare que lorsque Golaud s’approche. Golaud entraîne Pelléas dans les souterrains voûtés du château, près d’une citerne, et l’oblige à se pencher au dessus du gouffre. Sur une terrasse au sortir des souterrains, il demande à son demi-frère d’éviter désormais Mélisande. Golaud cherche à obtenir du petit Yniold, son fils d’un premier mariage, des informations concernant la relation qui unit Pelléas à Mélisande. Comme l’enfant n’en sait pas assez, il le fait monter sur ses épaules pour qu’il puisse voir dans la chambre de Mélisande et raconter ce que celle-ci, justement, est en train de faire avec Pelléas.  

Pelléas doit partir. Il donne rendez-vous à Mélisande pour une dernière rencontre, le soir, près de la fontaine du parc du château. Arkel essaie d’égayer Mélisande, lorsque Golaud intervient. Irrité, il maltraite son épouse apeurée, jusqu’à ce que le roi le ramène à la raison. Yniold cherche sa balle dorée.

Au loin, il voit un troupeau de moutons que l’on conduit à l’abattoir. Lors de leur dernière entrevue, Pelléas et Mélisande s’avouent leur amour. Golaud surgit et tue Pelléas. Mélisande s’enfuit, poursuivie par son époux. Golaud, qui a grièvement blessé Mélisande, veille, avec Arkel et un médecin, auprès de son lit. Désespéré, il cherche à savoir, lorsque la jeune femme reprend connaissance, si elle l’a trompé avec Pelléas. Mélisande meurt, cependant, sans avoir livré ses secrets.