프랑스 외교관 직원 르네 갈리마르는 1964년 중국 베이징에서 근무하던 중, 어느날 푸치니 오페라 '나비부인'의 주연 여가수를 보고 예상치 못했던 격정에 사로잡힌다. 그 신비한 여신 쏭 실싱에 사로잡힌 갈리마르는 그녀를 버터플라이라고 부르며, 그녀를 따라 신비스런 중국의 음악, 예술 그리고 불과 같은 정사로까지 이르러 그의 인생의 다른 모든 부분을 기꺼이 포기한다. 갈리마르는 점차 행동, 태도 그리고 성격까지 변하게 되어 오로지 사랑이외의 어떤 것에도 관심이 없어지지만 그의 중국문화에 관한 탁월한 지식이 그의 지위를 더욱 돈독하게 해 예상치 않게 진급까지 하게 된다. 그러나 그의 환상적인 사랑의 열병은 지속되지 못하다. 갈리마르는 그가 단지 국제적인 정치적 조작에 의한 희생물이었다는 것을 알게 되며, 그가 겪어온 모든 것을 송두리째 흔들만한 충격적인 사실을 알게된다.