An einem Sommertag herrscht auf der St. Petersburger Promenade lebhaftes Treiben. Hermann, Tschekalinski, Surin und andere Offiziere unterhalten sich. Hermann vertraut Tomski an, dass er sich in eine schöne Unbekannte verliebt hat. Jeletzki kommt, Hermanns Kriegskamerad, und stellt seine Braut Lisa vor, in der Hermann bestürzt die Geliebte wiedererkennt. Graf Tomski erzählt von Lisas Grossmutter, einer reichen Gräfin, die »Pique Dame« genannt wird. Die Gräfin soll sich in ihrer Jugend, mit ungewöhnlicher Schönheit ausgestattet, als leidenschaftliche Kartenspielerin von einem Grafen das Geheimnis dreier gewinnbringender Karten durch ihre Hingabe erkauft haben. Der Verrat der Glückskarten würde ihren Tod bedeuten. Hermann beschliesst, das Geheimnis der Gräfin mit Lisas Hilfe zu erfahren und das Mädchen zu gewinnen. Freundinnen haben Lisa im Palast der Gräfin besucht, die Gouvernante beendet das fröhliche Treiben. Die Mädchen gehen und sind verwundert, dass Lisa am Tag ihrer Verlobung so bedrückt ist. Diese denkt an Hermann und vertraut ihr Geheimnis Pauline an. Als Lisa allein ist, kommt Hermann überraschend über den Balkon in das Haus und gesteht seine Liebe. Die Gräfin nähert sich, Hermann kann sich gerade noch verstecken. Kaum ist diese fort, gibt Lisa Hermanns Drängen nach.
Jeletzki und Lisa sind auf einem Maskenball, der Fürst merkt, dass seine Braut ihm ausweicht. Als ein Schäferspiel aufgeführt wird, in dem Chloe den armen Daphnis dem reichen Plutus vorzieht, denkt Lisa nur noch an ihren Geliebten und gibt ihm den Schlüssel zur Geheimtür der Gräfin. Lisa und Hermann können unbemerkt den Saal verlassen, weil alle auf die Ankunft der Zarin warten.
Die Gräfin denkt wehmütig an ihre Jugend. Plötzlich tritt Hermann ein und fordert sie auf, das Geheimnis der Karten zu verraten. Als sich die Gräfin weigert, zieht Hermann die Pistole: die alte Frau stirbt vor Schreck. Lisa stürzt entsetzt in das Zimmer und weist ihren Geliebten hinaus.
Lisa bittet Hermann, der sich in der Kaserne aufhält, zu einem Rendezvous am Newa-Ufer. Hermann sieht im Geist die verstorbene Gräfin, die ihm aufträgt, Lisa zu heiraten und die Karten Drei, Sieben und As zeigt. Glücklich eilt Hermann zu dem vereinbarten Treffpunkt.
Um Mitternacht begegnen sich die Liebenden. Hermann erzählt nur von der Gräfin und ihren Karten. Er lässt Lisa allein und stürzt davon, um zu spielen. Lisa erkennt, dass Hermanns Spielleidenschaft grösser ist als die Liebe zu ihr und springt in die Newa. Im Spielsaal gewinnt Hermann ununterbrochen, Jeletzki verliert. Trotzdem wagt der Fürst noch einmal ein Spiel, weil Hermann ihn dazu auffordert. Als dieser die entscheidende Karte umdreht, hält er statt des Asses die »Pique Dame« und verliert sein ganzes Vermögen. Im Glauben, den Geist der toten Gräfin vor sich zu sehen, ersticht er sich.
