Athanaël, ein junger Zönobit, berichtet seinen Ordensbrüdern von den Ausschweifungen, die er bei einem Besuch in seiner Heimatstadt Alexandria erleben musste, und die von der Kurtisane Thaïs ausgehen. Im Traum erscheint ihm Thaïs, die einen lasziven Tanz aufführt. Er deutet diesen Traum als Aufforderung, Thaïs auf den rechten Weg zu führen.
Athanaël ist wieder in Alexandria und besucht seinen Jugendfreund Nicias, der, wie sich herausstellt, selbst einer der Liebhaber Thaïs’ ist. Als er von Athanaëls Bekehrungsplan hört, warnt er ihn vor der Rache der Venus, willigt aber dennoch ein, ihn Thaïs vorzustellen. Bei einem Fest am selben Abend kommt es zwischen den beiden zu einer Konfrontation.
Thaïs ist allein in ihrem Palast und von Selbstzweifeln geplagt. Sie fleht Venus an, ihre Schönheit nicht vergehen zu lassen. Als Athanaël in diesem verletzlichen Moment erscheint und ihr die Verheißungen des ewigen Lebens preist, stößt er zum ersten Mal auf ihr Interesse. Doch noch ist sie nicht bereit, ihr sündiges Leben aufzugeben, und Athanaël spürt selbst zum ersten Mal, dass er gegen die Versuchung durch ihre Schönheit ankämpfen muss. Als aus der Ferne auch noch Nicias zu hören ist, gerät sie durch die widersprüchlichen Wünsche der beiden Männer in einen Konflikt und stößt beide von sich fort.
Nach einer längeren Meditation hat Thaïs eingewilligt, Athanaël auf dem Weg der Entsagung zu folgen. Von ihren Besitztümern will sie einzig eine kleine Erosstatue behalten, weil sie nicht durch die Liebe, sondern gegen die Liebe gesündigt habe. Als Athanaël erfährt, dass die Statue ein Geschenk von Nicias ist, besteht er jedoch auf ihrer Zerstörung. Die verbleibenden Festgäste erscheinen und weigern sich, als sie von Thaïs’ Bekehrung hören, diese ziehen zu lassen. Doch Nicias respektiert Thaïs’ Entscheidung und startet ein Ablenkungsmanöver, um die Flucht zu ermöglichen. Thaïs’ Palast, den Athanaël noch in Brand gesteckt hat, wird ein Raub der Flammen.
Thaïs ist von der langen Wanderung durch die Wüste erschöpft, doch Athanaël zwingt sie zum Weitergehen. Erst als er ihre blutigen Füße bemerkt, wird er milde gestimmt und versorgt sie zärtlich. Die Äbtissin Albine und einige Nonnen erscheinen von einem nahegelegenen Kloster und nehmen Thaïs auf. Jetzt erst wird Athanaël klar, dass er Thaïs niemals wiedersehen wird.
Athanaël ist zur Gemeinschaft der Zönobiten zurückgekehrt, doch er findet keine Ruhe. Als er in einer Vision vernimmt, dass Thaïs im Sterben liege, wird ihm klar, dass er Thaïs liebt. Verzweifelt macht er sich auf den Weg, um sie noch einmal zu sehen.
Athanaël findet Thaïs in Albines Kloster im Sterben liegen. Er bekennt die menschliche Liebe als die einzige Wahrheit, doch Thaïs kann in ihm nur noch denjenigen erkennen, der ihr den Weg zum ewigen Leben wies. Als sie mit einem visionären Blick in den Himmel stirbt, bricht Athanaël völlig erschüttert zusammen.
