女主人公杜丽娘长得天生丽质而又多情善感。她到了豆蔻年华，正是情窦初开的怀春时节，却为家中的封建礼教所禁锢，不能得到自由和爱情。
忽一日，她那当太守的父亲杜宝聘请一位老儒陈最良来给她教学授课，这位迂腐的老先生第一次讲解《诗经》的“关关雎鸠”，即把杜丽娘心中的情丝触动了。数日后。杜丽娘到后花园踏春归来，困乏后倒头睡在了床上。不一会见一书生拿着柳枝来请她作诗，接着又将她抱至牡丹亭成就了云雨之欢。
待她一觉醒来，方知是南柯一梦。此后她又为寻梦到牡丹亭，却未见那书生，心中好不忧闷。渐渐地这思恋成了心头病，最后药石无治竟然死去了。其父这时升任淮扬安抚使，临行将女儿葬在后花园梅树下，并修成“梅花庵观”一座，嘱一老道姑看守。而杜丽娘死后，游魂来到地府，判官问明她至死情由，查明婚姻簿上，有她和新科状元柳梦梅结亲之事，便准许放她回返人间。
此时书生柳梦梅赴京应试，途中感风寒，卧病住进梅花庵中。病愈后他在庵里与杜丽娘的游魂相遇，二人恩恩爱爱，如漆似胶地过起了夫妻生活。不久，此事为老道姑察觉，柳梦梅与她道破私情，和她秘议请人掘了杜丽娘坟墓，杜丽娘得以重见天日，并且复生如初。俩人随即做了真夫妻，一起来到京都，柳梦梅参加了进士考试。
考完后柳梦梅来到淮扬，找到杜府时被杜巡抚盘问审讯，柳梦梅自称是杜家女婿，杜巡抚怒不可遏，认为这儒生简直在说梦话，因他女儿三年前就死了，如何现在能复生，且又听说女儿杜丽娘的墓被这儒生发掘，因而判了他斩刑。在审讯正吊打之时，朝廷派人伴着柳梦梅的家属找到杜府上，报知柳梦梅中了状元了。柳梦梅这才得以脱身，但杜巡抚还是不信女儿会复活，并且怀疑这状元郎也是妖精，于是写了奏本让皇上公断，皇帝传杜丽娘来到公堂，在“照妖镜”前验明，果然是真人身。于是下旨让这父子夫妻都相认，并着归第成亲。一段生而复死，死而复生的姻缘故事就这样以大团圆作了结局。
