제 1막
막이 열리면 어느 낡은 아파트의 작은 다락방이다. 시인 로돌포는 창밖의 눈덮인 지붕을 바라보며 생각에 잠겨있고, 화가 마르첼로는 홍해의 경치를 그리며 화필을 움직이고 있다. 크리스마스 이브의 차가운 날씨인데도 땔감조차 없는 가난한 그들은 테이블 밑에 있던 자칭 걸작의 원고 뭉치를 난로에 넣어 불길이 오르는 것을 보고 환성을 지른다. 이때 철학자 친구 콜리네는 책을 들고 떨며 들어오고.. 곧이어 음악가 쇼나르가 영국사람의 일을 해주고 벌은 돈으로 음식과 술과 담배를 사들고 의기양양하게 들어온다.
그들이 모두 유쾌하게 먹고 마시는데 집주인이 밀린 집세를 받기 위해 들어온다. 그들은 그 늙은 노인 베누아에게 술을 먹여 기분 좋게 따돌리고, 있는 돈을 나누어 가지고 카페에서 만나자고 하며 나간다. 로돌포는 남은 원고를 정리하고 나가겠다고 하며 친구들을 먼저 보낸후 혼자 남았을 때 마침 아름다운 처녀 미미가 촛불을 빌리기 위해 그를 찾아온다. 얼굴이 파리한 미미는 들어가자마자 심하게 기침을 하며 고통스러워 한다. --로돌포는 그녀의 원기를 회복시키기 위해 포도주를 권하며 촛불을 붙여준다. 쓰러지면서 잊어버린 열쇠를 찾기 위해서 미미가 다시 그의 방으로 들어가는 순간 공교롭게도 바람에 미미의 촛불은 꺼지고, 로돌포도 몰래 자신의 불을 불어서 꺼버린다.

깜깜해진 방 안에서 둘은 어둠 속을 더듬으며 열쇠를 찾는다. 로돌포는 열쇠가 우연히 자신의 손에 잡히자, 자신의 주머니 속에 얼른 주워 담고, 계속해서 찾는 척 하다가 미미의 손은 살며시 잡는다. 이때 유명한 아리아 "그대의 찬 손(Che gelida manina)"을 부르며 자신의 소개를 한다. 노래가 끝난 후 미미도"내 이름은 미미(Si, Mi chiamano Mimi)"라는 아름다운 아리아를 부르며, 수를 놓으며 살아간다는 등의 자신을 소개한다. 이렇게 해서 크리스마스 이브.... 서로를 소개하며 알게되고, 가까워진 이들은 서로에 대한 마음을 확인하게 되며, 어둡던 방에 달빛이 흘러 들어올 때 "오 귀여운 처녀(O soave fanciulla)"라고 시작하는 사랑의 2중창을 마지막으로 막이 내려진다..

제 2막
카페 모무스 앞. 카페의 입구에는 큰 램프가 켜져있고, 크리스마스 이브로 시내는 장사꾼과 동네사람들로 매우 복잡하고 번화하다. 자칭 대철학자, 대화가, 대음악가, 대시인인 그들에게 이 주점에서는 4총사라고 부른다. 로돌포는 미미의 손을 잡고 모자점에 들어가 모자를 사주고, 모두 함께 떠들며 축제를 즐기고 있다...
이때 화가 마르첼로가 사랑하는 바람기 많은 무젯타가 돈 많은 관리 알친도르와 함께 나타나, 명랑하고 섹시하게 아리아 "무젯타의 왈츠(Quando me’n vo')"를 부른다. (무용단 왈츠춤 도입함) 이 바람기 많은 여인의 행동에 마르첼로는 몹시 분개하고, 이로써 그의 사랑을 눈치챈 무젯타도 그를 받아들인다. 발이 아프다는 핑계로 알친도르를 잠시 따돌린 후 계산도 그에게 미루고 모두 함께 카페를 나온다. 이 장면의 6중창 은 웅장하면서도 감동적인 연출과 음악으로 청중을 잠시 매료시킨다. 하지만 곧이어 군악대가 나오면서 이 상황이 수습되고 화려한 축제 분위기 속에서 2막은 막을 내린다.

제 3막
안페르의 관문. 그로부터 어느 정도의 세월이 지난 후 우울하고 눈이 오는 2월의 추운 어느날 아침이다. 쇠창살로 만든 이곳은 시장의 경계로서 세금을 받는 곳이다. 사치스럽기만 무젯타가 진심으로 사랑한 유일한 남자는 마르첼로 뿐으로 그녀에게 번민을 줄 수 있는 사람도 오직 마르첼로 뿐이었다.
지금은 마르첼로와 무젯타가 여관겸 술집을 하면서 이 근처에서 함께 살고 있다. 한편 로돌포의 미미에 대한 사랑은 거의 광적인 것이었다.
싸우며, 웃으며 마치 지옥과도 같은 생활의 연속이다.
그래서 그들은 수십번이나 헤어지려 했다.
그러던 어느날 미미가 로돌포와의 문제를 마르첼로와 의논하기 위해서 심하게 기침을 하며 엔페르의 관문 근처의 무젯타집으로 찾아온다...
한창 요즈음 자신의 몸이 너무 안 좋아서 그에게 짐이 되는 것만 같다며 떠날 생각을 해야 하는 상황을 울며 얘기하고 있을 때, 술에 취한 로돌포가 이 집에서 나오자 미미는 숨는다.

로돌포는 마르첼로에게 자신의 마음의 번민을 호소한다. 요즈음 미미가 새로운 돈 많은 남자와 같이 자주 다닌다는 것과, 미미를 사랑하지만 그녀의 병이 중해서 오래갈 수 없다는 것과 자신에게는 그녀의 병을 치료할 만한 돈이 없다는 것을 고민한다. 그래서 그녀를 자신의 곁에 둘 수 없음을, 떠나보내야 할 것 같다는 말을 한다.
숨어서 듣고 있던 미미는 미친 듯이 달려나와 로돌포의 가슴에 안기고,,. 그와의 사랑을 아파하며 잘 있으오, 내게 사랑을 일깨워준 이여(Addio dolce svegliare alla mmattina!)"라는 이별의 노래를 부른다. 슬픔으로 이별을 슬퍼하는 이들의 머리위로 하늘에서는 눈이 내린다. 

제 4막
제 1막과 같은 방. 로돌포는 책상에 앉아 글을 쓰고 있고, 마르첼로는 그림을 그리고 있다.
무젯타와도 헤어진 마르첼로에게 로돌포가 훌륭한 마차를 타고 가는 무젯타를 보았다고 하자, 자신도 시내에서 웃는 얼굴의 미미를 보았다고 비꼬며, 이들은 지나간 애인들의 그리움에 잠시 젖는다.
얼마 후 쇼나르와 콜리네가 생선을 사가지고 와 유쾌하게 식사를 하고, 장난치고 소란하게 놀고 있을 때, 무젯타가 당황한 듯 달려와 미미가 함께 왔으나 계단을 올라오지 못한다고 전한다.
이에 놀란 로돌포가 급히 달려가 그녀를 데려다 침대에 눕힌다.

이제는 병으로 몹시 허약해진 미미를 보고 모두 놀라며, 무젯타는 귀걸이를 떼어주며, 의사를 데려오게 하고 콜리네는 입고 있던 외투를 벗어 팔러 나가며 아리아 "외투의 노래(Vecchia zimmara, senti)"를 부른다.
둘만 남게된 로돌포와 미미는 옛날을 회상하며 "열쇠를 찾고도 못 찾은 척하셨지요? 내 손이 차다면서...."라며 힘없이 웃는다...

잠시 후 쇼나르와 무젯타가 들어온 후 로돌포는 미미의 얼굴에 와닿는 햇빛을 가려주기 위해서 창가로 간다. 이때 미미는 조용히 숨을 거두고, 이러한 미미를 뒤늦게 안 로돌포는 미미에게 몸을 던지고 울부짖으며 통곡할 때 서서히 막이 내린다.