Erster AktIn ihrer Mansarde im Quartier Latin versuchen der hungernde Maler Marcello und der Poet Rodolfo am Weihnachtsabend ihr Zimmer zu wärmen, indem sie Rodolfos neustes Drama verbrennen. Bald kommen auch ihre zwei anderen Wohnungsgenossen dazu - Colline, ein junger Philosoph, und Schaunard, ein Musiker, der Essen, Brennholz und Geld von einem exzentrischen Schüler mitbringt. Während sie ihren unverhofften Reichtum feiern, kommt der Vermieter, Benoit, um die Miete zu verlangen. Sie geben ihm Wein, bringen ihn dazu, von seinen Frauengeschichten zu erzählen, und werfen ihn dann hinaus, Empörung über seine Untreue heuchelnd. Während seine Freude im Café Momus feiern gehen, bleibt Rodolfo zurück, um zu schreiben, und sagt ihnen, er komme nach. Es klopft wieder an der Tür; diesmal ist es die hübsche Nachbarin Mimi, deren Kerze im zugigen Treppenhaus ausgegangen ist. Kaum drinnen, fällt das Mädchen fast in Ohnmacht; nachdem er sie mit einem Schluck Wein wiederbelebt hat, hilft ihr Rodolfo zur Tür und zündet ihre Kerze wieder an. Mimi hat jedoch ihren Schlüssel verloren, als sie in Ohnmacht fiel, und als sie gemeinsam nach dem Schlüssel suchen, gehen beide Kerzen wieder aus. Im Dunkeln findet Rodolfo den Schlüssel und steckt ihn in die Tasche. Im Mondlicht nimmt er die zitternde Hand des Mädchens und erzählt ihr seine Träume ("Che gelida manina"). Sie erzählt ihm von ihrem einsamen Leben in ihrer Mansarde, wo sie Blumen stickt und auf den Frühling wartet ("Mi chiamano Mimì"). Rodolfos Freunde rufen von draussen nach ihm; er ruft zurück, dass er nicht allein sei und gleich nachkommen werde. Glücklich darüber, einander gefunden zu haben ("O suave fanciulla"), umarmen sich Mimi und Rodolfo und gehen langsam, Arm in Arm, zum Café.

Zweiter AktBei einem der lärmenden Strassenhändler vor dem Café Momus kauft Rodolfo Mimi einen Hut und stellt sie dann seinen Freunden vor; sie setzen sich alle und bestellen ein Abendessen. Der Spielzeugverkäufer Parpignol kommt vorbei, umringt von hingerissenen Kindern. Marcellos ehemalige Freundin Musetta stolziert am Arm des älteren aber reichen Alcindoro herein. Die daraus resultierende Szene gipfelt darin, dass sie versucht, Marcellos Aufmerksamkeit zurückzugewinnen, indem sie einen Walzer über ihre eigene Beliebtheit singt ("Quando me'n vo"). Sie beschwert sich darüber, dass ihr Schuh drückt und schickt Alcindoro fort, um ihr ein neues Paar zu besorgen. Sobald er fort ist, wirft sie sich Marcello in die Arme und sagt dem Kellner, er solle alles auf Alcindoros Rechnung schreiben. Soldaten marschieren am Café vorbei, und während die Bohème hinter ihnen herspaziert, kommt Alcindoro mit Musettas Schuhen zurückgeeilt.

Dritter AktBei Morgengrauen lassen die Zöllner an einem verschneiten Stadttor von Paris die Bauers- und Marktfrauen ein. Aus einem Gasthaus hört man Feierlärm. Bald darauf erscheint Mimi auf der Suche nach dem Ort, wo Marcello und Musetta jetzt leben. Als der Maler erscheint, erzählt sie ihm von Rodolfos ständiger Eifersucht, die sie quält ("O buon Marcello, aiuto!") Sie glaubt, dass sie sich am besten trennen. Rodolfo, der in dem Gasthaus eingeschlafen war, kommt heraus. Mimi versteckt sich in der Nähe, aber Marcello glaubt, sie sei gegangen. Der Poet erzählt Marcello zuerst, dass er sich von seiner Freundin trennen will, weil sie mit anderen Männern liebäugele; als er aber nach dem wahren Grund gefragt wird, gesteht er, dass ihr Husten nur schlimmer werden könne in der Armut, in der sie leben. Tränenüberströmt kommt Mimi hervor, um sich von ihrem Liebhaber zu verabschieden ("Donde lieta uscì"), während Marcello in das Gasthaus zurückeilt, da er Musettas Gelächter hört. Während Mimi und Rodolfo sich an ihr vergangenes Glück erinnern, kommt Musetta aus dem Gasthaus gerannt und streitet sich mit Marcello, der sie beim Flirten erwischt hat ("Addio dolce svegliare"). Der Maler und seine Geliebte trennen sich unter gegenseitigen Beschimpfungen, aber Mimi und Rodolfo beschliessen, bis zum Frühling zusammenzubleiben.

Vierter AktNachdem sie sich beide von ihren Freundinnen getrennt haben, jammern Rodolfo und Marcello über die Einsamkeit in ihrer Mansarde ("O Mimì, tu più non torni"). Colline und Schaunard bringen eine magere Mahlzeit mit; um sich aufzuheitern, fangen die vier an zu tanzen, was in ein gespieltes Duell ausartet. Auf dem Höhepunkt der Heiterkeit platzt Musetta herein und sagt, dass Mimi draussen sei, aber zu schwach um die Treppen heraufzusteigen. Während Rodolfo ihr zur Hilfe eilt, berichtet Musetta, dass Mimi darum gebeten hat, bei ihrem Liebhaber sterben zu dürfen. Dem armen Mädchen wird ein Bett gerichtet, so gut es geht. Musetta bittet Marcello, ihre Ohrringe für Medizin zu verkaufen, und Colline geht seinen Mantel pfänden, der ihn so lang warmgehalten hat ("Vecchia zimarra"). Allein in der Mansarde ("Sono andati?") erinnern sich Mimi und Rodolfo an ihre erste Begegnung und ihre ersten Tage des Glücks, aber sie erleidet einen heftigen Hustenanfall. Als die anderen zurückkehren, gibt Musetta Mimi einen Muff, um ihre Hände zu wärmen, und betet für ihr Überleben. Als sie friedlich in die Bewusstlosigkeit abgleitet, schliesst Rodolfo die Vorhänge, um das Licht zu brechen. Schaunard entdeckt, dass Mimi tot ist. Als Rodolfo dies begreift, wirft er sich verzweifelt über ihren Körper und ruft immer wieder ihren Namen.