У калядны вечар паэт Радольфа і мастак Марчэла спальваюць у печцы рукапіс драмы самога Радольфа, каб хоць крыху сагрэцца. Калі сябры сыходзяць у кавярню «Момус», Радольфа застаецца дапісаць артыкул — і чуе нясмелы стук у дзверы. Гэта яго кволая суседка Мімі, у якой на лесвіцы патухла свечка. Калі яна губляе ключ ад свайго пакоя і абедзве свечкі гаснуць ад скразняку, Радольфа знаходзіць ключ у цемры, непрыкметна хавае яго ў кішэню, кранае яе руку ў месяцовым святле («Che gelida manina») і распавядае, што ён паэт. У адказ Мімі расказвае пра сябе («Sì, mi chiamano Mimì»), і іх галасы зліваюцца ў дуэце «O soave fanciulla». У кавярні «Момус» Радольфа купляе Мімі ружовы капялюшык («la cuffietta rosa») і знаёміць яе са сваімі сябрамі. Раптам з'яўляецца былая каханая Марчэла — Мюзэта — пад руку з надзьмутым старым багацеем Альцындора. Раззлаваная тым, што Марчэла робіць выгляд, быццам не заўважае яе, Мюзэта спявае правакацыйны вальс пра тое, як усе мужчыны на вуліцы пажыраюць яе вачыма («Quando me'n vo' soletta per la via»). Калі Марчэла здаецца, Мюзэта прытвараецца, што ёй цісне туфлік, адпраўляе старога Альцындора да шаўца — пакінуўшы яму рахунак за ўсю кампанію! — і кідаецца ў абдымкі Марчэла. На снежным лютаўскім світанні каля заставы Barrière d'Enfer (Дзея ІІІ) Мімі выпадкова чуе, як Радольфа прызнаецца Марчэла ў сапраўднай прычыне сваіх прыдзірак: Мімі памірае ад сухотаў, а ледзяная мансарда Радольфа забівае яе! Плачучы, Мімі выходзіць з хованкі і лагодна развітваецца з каханым без крыўды («Donde lieta uscì... Addio, senza rancor»), але яны вырашаюць не развітвацца да вясны. У IV дзеі паміраючая Мімі просіць прывезці яе ў мансарду Радольфа ў апошні раз. Філосаф Калінэ закладвае сваё старое паліто («Vecchia zimarra»), а Мюзэта прадае завушніцы, каб купіць лекі і цёплую муфту; застаўшыся сам-насам з Радольфа («Sono andati?»), Мімі ўзгадвае іх першую сустрэчу і ціха памірае ў сне.