Три девицы под окном пряли поздно вечерком. Три сестры сидят за пряжей. Старшая и средняя хвастают своей красотой и дородством, а младшая молчит. За кротость и скромность сестры считают ее дурочкой и вечно ею помыкают. Размечтались они, чем каждая прославилась бы, если бы царь взял ее замуж. Старшая хвалится задать невиданный пир, средняя — в одиночку наткать на весь мир полотна, а младшая пообещала родить для батюшки-царя сына-богатыря. Царь Салтан, подслушав их разговор, неожиданно появился в светлице и объявил свое решение: жить всем сестрам во дворце, старшей быть поварихой, средней — ткачихой, а младшей — его женой — царицей. Старшие сестры и Бабариха позавидовали своей младшей сестре-царице и стали придумывать, как расстроить ее счастье и обмануть царя Салтана.
Тем временем царь уехал на войну, а у царицы Милитрисы родился сын. Мирно течет жизнь в царском дворе. Одна лишь царица не знает покоя: тревожит ее, что долго нет Гонца, которого послали с доброй вестью о рождении сына, он должен привести ответную грамоту от Салтана. Тревожится царица. Наконец, появляется развязный и болтливый Гонец. Ловкие сестры-заговорщицы, подпоив его, успели подменить Салтанову грамоту. Дьяки в смущении читают приказ: «Царицу и приплод в бочке бросить в бездну вод». Народ мнется в нерешительности, но отступает перед угрозами торжествующих сестер и Бабарихи. Бочку с Милитрисой и царевичем бросают в море.
Пустынный берег острова Буяна. Сюда, вняв мольбам царицы, волна вынесла бочку. Милитриса сетует на судьбу, а заметно подросший царевич весело резвится, радуясь светлому миру. Сделав лук, он отправляется на поиски дичи, но внезапно замечает громадного коршуна, который преследует лебедя, и метко пущенной стрелой убивает его. К изумлению царицы и царевича, Лебедь-птица вышла из моря и заговорила человеческим языком. Она пообещала отплатить добром за добро и исчезла.
Незаметно наступила ночь. Мать и сын уснули. А с первыми лучами утренней зари из тумана, словно по волшебству, возник город. Под праздничный колокольный перезвон и пушечную пальбу из ворот его появилась торжественная процессия. Радостно приветствуют Гвидона жители сказочного города Леденца и просят стать их правителем. Стал Гвидон князем, но мучает его тоска по отцу. Он смотрит с грустью вслед кораблю, который держит путь в царство Салтана. На зов Гвидона из моря появляется Лебедь-птица. Узнав причину его печали, она превращает князя в шмеля, чтобы он мог догнать корабль и увидеть отца.
Корабль приплыл к царству Салтана. Царь приглашает корабельщиков в гости, угощает их и расспрашивает о чудесах, которые они видели, путешествуя по белу свету. Корабельщики рассказывают о волшебном появлении города Леденца на пустынном острове, о белке, грызущей золотые орешки с изумрудными ядрышками, о тридцати трех морских витязях во главе с Черномором и о славном могучем князе Гвидоне, правителе этого города. Салтан удивлен, он хочет посетить чудесный город. Обеспокоенные Ткачиха и Повариха отговаривают его. Бабариха рассказывает о чуде, какого нет в городе Леденце, — о заморской царевне неописуемой красоты. Обозленный кознями заговорщиц, шмель по очереди жалит их и, вызвав всеобщий переполох, улетает.
Снова печальный Гвидон бродит у моря. Рассказ Бабарихи не идет у него из памяти. В тоске призывает Гвидон Лебедь-птицу и, поведав ей о своей горячей любви к неизвестной красавице, просит помочь ему. Волнение Гвидона трогает Лебедь-птицу и она оборачивается прекрасной царевной, о которой он так пылко мечтал. Царица Милитриса благословляет их союз.
В радостном нетерпении Гвидон и Милитриса ждут приезда Салтана. Наконец вдали показался его флот. Под колокольный звон и приветствия народа царь со свитой вступает во дворец. Начинается показ чудес города Леденца. Перед изумленными взорами царя и гостей предстает волшебная белочка, проходят тридцать три морских богатыря, показывается прекрасная царевна Лебедь, и наконец, возлюбленная Салтанова жена, заточенная когда-то в бочку вместе с сыном, — царица Милитриса. Царь со слезами обнимает ее и своего обретенного сына.