Действие I
Бал в посольстве государства Понтевердо в Париже. Посол, барон Мирко Зета, надеется привлечь в казну своей разоренной страны деньги богатых парижан. Он доволен, видя, что его юная жена Валансьенна флиртует с молодым французом Камиллом де Россильоном: она пытается заручиться поддержкой для Понтевердо, думает барон. На самом деле Камилл ухаживает за Валансьенной. «Я люблю вас» – пишет он на ее веере. Зета с нетерпением ждет появления почетной гостьи Ганны Главари, богатой вдовы из Понтевердо. Он хочет сосватать её за секретаря посольства Данило Даниловича, аристократа и известного любителя женщин. В этом случае ее миллионное состояние останется в Понтевердо. Прибывает Ганна, парижские мужчины осыпают ее комплиментами. Валансьенна обнаруживает, что потеряла веер с компрометирующим посланием Камилла, и убегает на его поиски. Наконец прибывает Данило, только что кутивший в ресторане «Максим». Он разговаривает с Ганной. Выясняется, что они были когда-то влюблены друг в друга, но недостаточно высокое положение Ганны в обществе не позволило тогда Данило жениться на ней. Данило говорит Ганне, что не намерен жениться и теперь, и никогда не скажет слов «Я люблю вас». В это время дворецкий барона, Кромов, находит веер Валансьенны и думает, что это веер его жены Ольги. Чтобы избавить Ольгу от скандала, Зета утверждает, что веер принадлежит Валансьенне. Затем он встречается с Данило и настаивает, чтобы тот женился на Ганне ради блага Понтевердо. Данило обещает оградить Ганну от всех французских поклонников, но не намерен жениться на ней. Приходит время дамам выбирать кавалеров для танца, Ганна выбирает Данило. Они подтрунивают друг над другом, но все же вальс подчиняет их себе – начинается танец.
Действие II
На следующий день Ганна устраивает вечеринку на своей вилле. С опозданием появляется Данило, и Зета напоминает ему об обещании – отвадить от Ганны всех французских поклонников, в особенности же Камилла. Помощник Данило Ньегус обнаруживает, что Камилл уже влюблен в какую-то незнакомку. Зета хочет узнать, кто это, чтобы выдать ее замуж за Камилла: тогда Ганна останется свободной для мужчин Понтевердо. Зета верит, что веер поможет установить личность дамы, и просит Данило найти его хозяйку. Веер попадает в руки Ганны. Она читает надпись и предполагает, что это подарок от Данило. Однако тот до сих пор не сказал «Я люблю вас», а она будет непреклонна до тех пор, пока не услышит этих слов. Их танец прерывает Зета, который все еще пытается найти тайную возлюбленную Камилла. Мужчины договариваются обсудить этот вопрос в павильоне. Камилл и Валансьенна наконец находят потерянный веер, и теперь Валансьенна пишет на нем «Я порядочная жена». Они заходят в павильон, и Ньегус это видит. Когда Зета приходит, чтобы встретиться с Данило, Ньегус мешает ему войти в павильон, чтобы не скомпрометировать Валансьенну. Та незаметно выходит, а к Камиллу приходит Ганна. Они выходят из павильона вдвоем и объявляют о своей помолвке. Данило в негодовании отправляется в «Максим», после чего у Ганны не остается сомнений в его любви.
Действие III
В поисках Данило Камилл и Валансьенна приезжают в «Максим» и уединяются в одном из кабинетов. Появляются Зета и другие граждане Понтевердо. Их развлекают девушки, в числе которых – переодетая Валансьенна. Наконец прибывают Данило и Ганна. Он запрещает ей выходить замуж за Камилла. Ганна объясняет, что она всего лишь помогала сохранить репутацию другой женщины. Данило восхищен ее поступком, но по-прежнему не собирается признаваться ей в любви. Когда все гости собираются вместе, Данило объявляет, что Ганна не выйдет замуж за Камилла, но кто его возлюбленная – он не скажет. Ньегус показывает потерянный веер, который он нашел в павильоне. Зета наконец узнает веер своей жены. Он заявляет, что разводится, и делает предложение Ганне. Та заявляет, что в соответствии с волей покойного мужа она потеряет свое состояние, если вступит в повторный брак. Все поклонники сразу теряют интерес к Ганне, кроме одного – Данило. Он наконец произносит заветные слова и просит Ганну выйти за него замуж. Она соглашается и договаривает завещание до конца: при повторном браке ее состояние перейдет к новому мужу. Валансьенна приходит и просит Зету прочесть надпись на другой стороне ее веера – она порядочная жена. Пары соединяются, и мужчинам остается только удивляться непостижимости женщин.