1막

1830년대 파리의 한 낡은 아파트 꼭대기 층,
가난한 네 명의 젊은 예술인들이 함께 살고 있다.
시인 로돌포, 화가 마르첼로, 철학4가 콜리네 그리고 음악가 쇼나르.
난로에 불을 땔 여유조차 없는 가난함 속에서도, 크리스마스이브를 기념하며 카페 ‘모뮈스’에 향하기로 한다.
원고를 마무리 하려는 로돌포는 친구들을 먼저 보내고 잠시 혼자 방에 남는다.

이때, 이웃에 사는 미미가 촛불에 불을 얻으려 그를 찾아온다.
두 사람은 첫눈에 반하고, 방으로 돌아가려던 미미는 열쇠를 잃어버린다.
열린 문틈으로 들어온 바람에 촛불까지 다시 꺼진다.
어둠 속에서 미미의 손을 잡은 로돌포가 ‘그대의 찬 손’을 노래한다.
이에 미미도 ‘내 이름은 미미’를 부르며 자신을 소개하며 두 사람의 사랑이 싹튼다.
아래층에서는 재촉하는 친구들의 목소리가 들려오고,
두 사람은 ‘오! 사랑스런 아가씨’를 함께 부르며 친구들이 있는 곳으로 향한다.

2막

카페 ‘모뮈스’ 앞 광장에는 인파가 가득하고, 네 친구와 미미는 식사를 하고 있다.
그때 마르첼로의 전 애인 무제타가 늙은 부자 알친도르와 함께 등장한다.
돈을 쫓아 마르첼로를 버리고 떠났던 무제타는 자신을 애써 외면하는 마르첼로가 자꾸만 신경 쓰인다. 그의 관심을 끌기 위해 ‘내가 혼자 거리를 걸어가면’(무제타의 왈츠)을 부르고, 그렇게 두 사람은 서로에 대한 열정이 여전함을 확인한다.
알친도르가 자리를 비운 사이, 무제타는 네 친구들의 계산서를 알친도르의 테이블로 떠넘겨놓고 그들과 함께 카페를 떠난다.

3막

그로부터 2달 후, 마르첼로에게 미미가 찾아온다.
로돌포가 안에 있다며 같이 들어가자고 하지만, 미미는 그럴 수 없다며 이제 로돌포의 사랑이 식은 것 같다고 호소한다.
그때, 안에서 자고있던 로돌포가 마르첼로를 찾아 밖으로 나오고, 미미는 몰래 건물 한 켠에 숨어서 그들을 지켜본다.

‘미미는 무정한 여자!’를 노래하며 미미의 행실을 욕하며 이별을 이야기 하던 로돌포는, 자신의 가난함 때문에 병세가 악화되어가는 미미를 보기가 힘들다며 진실을 털어놓는다.
모든 것을 엿듣던 미미가 ‘안녕, 난 무정하지 않아요’를 부르면서 로돌포에게 다가가고, 이어 ‘기쁨은 어디에 있지’를 부르며 그에게 안녕을 고한다.
그때, 다시 등장한 마르첼로는 무제타가 또 바람을 피우려 했다며 그녀와 격렬하게 싸운다.
‘안녕, 달콤한 아침이여’: 로돌포와 미미가 슬픈 이별의 아리아를 부르는 동안 마르첼로와 무제타는 싸우며 욕설을 주고받고, 아리아는 4중창으로 조화를 이룬다.
그렇게 두 쌍의 연인은 헤어지게 된다.

4막

다시 네 친구의 다락방. 
로돌포는 글을 쓰고, 마르첼로는 그림을 그리고 있지만, 헤어진 옛 애인을 잊지 못해 일이 손에 잡히지 않는다.
서로의 전 애인을 거리에서 보았다고 이야기하다가 이중창 ‘아, 미미, 당신은 결코 돌아오지 않는구려’를 부르며 그녀들을 그리워한다.
쇼나르와 콜리네가 들어오고, 같이 즐겁게 식사하며 다락방은 다시 활기를 띤다.

이때, 미미의 건강 상태가 매우 좋지 않다며 무제타가 그녀를 데리고 나타난다.
로돌포가 미미를 부축하며 침대에 뉘이고, 무제타는 자신은 장신구를 팔아 의사를 부르고 약을 사오자며 마르첼로와 함께 나간다. 이에 콜리네도 자신의 낡은 외투를 팔아 치료비에 보태겠다고 ‘외투의 노래’를 부르며 외투에게 작별인사를 건네고 쇼나르와 함께 방을 떠난다.

둘만 남게 되자 미미는 행복했던 시절을 회상하면서 ‘아, 그대는 나를 기억하시나요?’를 부른다. 로돌포는 그녀 곁에서 울고있고, 미미는 점점 잠에 빠져든다.
사람들이 돌아오고 미미의 회복을 위해 기도하지만, 미미가 잠자는 것이 아니라 숨을 거뒀다는 것을 쇼나르가 먼저 알아채고 친구들에게 이야기한다.
로돌포가 달려가 미미를 끌어안으며 그녀의 이름을 부르짖는다.