第一幕
场景1：城堡庭院
王子齐格弗里德于生日前夜举办宴会，邀好友同庆。来宾们举杯为其健康祝福，宫廷小丑也前来助兴。酒酣之际，王子被告知母亲大人即王后驾临。
王后对儿子的行为颇为不满，为其留下一支狩猎弓弩。王后离去后，宴会继续进行。
暮色渐浓，来宾一一辞别。王子独处庭院中，仰望高空。一群白天鹅展翅飞过，勾起了他对狩猎的兴致。
王子提起弓弩，步入森林深处。

场景2：午夜森林湖畔
一群白天鹅在湖边静静游弋。她们原本都是美丽的少女，在被邪恶的巫师罗斯巴特施了魔咒之后，变身为天鹅。每晚午夜时分，她们才会现出人形，而打破魔咒的唯一方法，是获得真挚的爱情。
王子来到湖畔。他看见一只白天鹅游至岸边，于是端起弓弩准备射击。忽然间，白天鹅变成一位亭亭玉立的少女——她，就是领头的白天鹅奥杰塔。奥杰塔的美貌让王子倾倒，他试图拉住她。但奥杰塔惧怕邪恶的巫师，只得避开王子，隐匿于天鹅群中。王子追赶着奥杰塔，并向她表白永世不渝的爱情。
此时，奥杰塔在心中也对王子表达着同样的爱。
拂晓时分，奥杰塔向王子柔情告别，然后，与其他天鹅少女一同掠湖面而去。

第二幕
场景3：城堡舞会
芸芸女宾，应邀而至，她们颇具涵养雅姿，而其中一位，将会被王子齐格弗里德选为新娘。但王子的心，早已被奥杰塔占据，不为女宾们动容。在母亲的坚持下，他才勉强和女宾跳支舞。
王子必须在舞会上选出新娘，还须赠给新娘定情花束。正当他两难之际，号角声响起，巫师罗斯巴特和他的女儿奥吉丽娅到来。奥吉丽娅的长相与白天鹅奥杰塔如此相似，令王子大惊。
若王子爱上了奥吉丽娅，那么就会打破他对奥杰塔爱的誓言。这样，奥杰塔就将永世受魔咒所困。为达此目的，巫师设计阴谋，将女儿变成了奥杰塔的模样。假扮成奥杰塔的奥吉丽娅，引诱着不知情的王子，而王子也对其钟情万分。王子告诉母亲，美丽的奥吉丽娅将是他的新娘之选。巫师见诡计得逞，大喜。
王子从城堡窗边瞥见一只天鹅少女的身影，他意识到自己被骗，誓言成空。绝望中，王子朝湖畔奔去，寻找心爱的奥杰塔。

第三幕
场景4：湖边夜色
奥杰塔将发生的一切告诉了她的白天鹅姐妹，大家顿感失落悲伤。
王子齐格弗里德匆匆赶来，乞求奥杰塔的原谅，并向她表达了永恒真爱。这时，狂怒的巫师施展魔法，召唤出一群黑天鹅并命令她们将王子和奥杰塔拆散。王子与巫师展开了英勇搏斗。最终，巫师双翅断裂，魔法丧尽，倒地而亡。
真挚的爱情终于解除了邪恶的魔咒。太阳升起，阳光照耀在王子和奥杰塔身上。围绕他们的，是一同获得重生的天鹅少女们。