Nel Giardino d'estate, gli ufficiali Surin e Čekalinskij parlano dello strano comportamento del loro conoscente Herman, un altro ufficiale di origine tedesca, povero e ambizioso: egli passa le sue notti nelle sale da gioco, senza però mai osare tentare la sorte. Arriva proprio Herman, accompagnato dal conte Tomskij, e racconta di essere follemente innamorato, ma di non sapere nemmeno il nome della sua amata. Si unisce al gruppo il principe Eleckij, che parla del suo imminente fidanzamento: Herman apprende con sgomento che la fidanzata in questione è proprio la sua innamorata, che si chiama Liza, perché in quel momento passa lì vicino accompagnando la contessa sua nonna. Le due donne, notando lo sguardo dell'infelice Herman, sono prese da oscuri presentimenti. Tomskij racconta la leggenda che circonda la fortuna della vecchia contessa: da giovane era molto bella, ma aveva perso una fortuna al gioco. Era vissuta in Francia, dove incontrò il conte di Saint Germain che, ammaliato da lei, le confidò il segreto per vincere al gioco detto delle tre carte, così ella seppe rifarsi delle perdite precedenti e vincere una fortuna. La contessa confidò il segreto prima al marito e poi ad un amante, ma in seguito le apparve in sogno un fantasma che l'avvisò che il terzo uomo a cui avrebbe confidato il segreto sarebbe stato per lei sinonimo di morte. Herman è molto colpito dal racconto, ma inizia una tempesta e tutti, tranne lui, se ne vanno.
A casa della contessa. Liza è con le sue amiche che cantano, mentre lei è pensierosa. Rimasta sola nella sua camera, lascia aperta la porta del terrazzo, quando compare Herman che si getta ai suoi piedi. La nonna bussa alla porta e Liza fa nascondere Herman. Quando la contessa se n'è andata, i due si dichiarano a vicenda il loro amore.
Ad un ballo in maschera, i compagni di Herman lo prendono in giro per la sua ossessione di impadronirsi del segreto delle tre carte. Eleckij nota che Liza è triste e le assicura il suo amore. Il maestro di cerimonie annuncia l'inizio dell'intermezzo La fedeltà delle pastorelle, dopo il quale Liza dà a Herman di nascosto le chiavi della stanza della nonna, dicendogli che la vecchia sarà assente l'indomani. Il giovane però si persuade a recarsi dalla contessa quella notte stessa, per carpirle il segreto per vincere al gioco.
Nella camera della contessa. Herman sta aspettando ed osserva il ritratto della contessa da giovane. Quando l'anziana entra, egli la implora di svelarle il segreto delle tre carte, ma lei, terrorizzata, tace. Allora Herman la minaccia con una pistola, al che la contessa cade a terra morta senza aver rivelato il suo segreto. Allertata dal rumore arriva Liza, che vede il suo innamorato ancora armato e la nonna riversa a terra. La ragazza allora lo scaccia, maledicendolo.
Nella camera di Herman in caserma. Herman legge un messaggio di Liza, che chiede un incontro chiarificatore. Dalla finestra una folata di vento fa apparire lo spettro della contessa che gli rivela, a condizione di sposare la nipote, le tre carte del segreto: il tre, il sette e l'asso.
Presso il canale d'inverno. Liza aspetta l'amato passeggiando lungo il fiume; finalmente, allo scoccare della mezzanotte, Herman arriva, ripetendo le parole che ha sentito dallo spettro della contessa, poi scappa via per andare a giocare. Liza non lo segue e, convinta che oramai tutto sia perduto, si getta nel fiume.
Alla bisca. Gli ufficiali giocano e si divertono tra canti e risate. C'è anche Eleckij, che ha rotto il fidanzamento con Liza. Arriva Herman e si mette a giocare, tra la sorpresa generale. Egli vince la prima e la seconda giocata con il tre ed il sette, guadagnando una somma strepitosa. Rigioca tutto ma nessuno osa sfidarlo. Si fa avanti allora il principe Eleckij che accetta la sfida. Sicuro della vittoria Hermann non guarda neppure la carta, annunciando: "Asso!", invece appare la dama di picche, nella quale Herman crede di riconoscere il ghigno della vecchia contessa. Disperato Hermann si suicida e, agonizzante, chiede perdono a Liza.
