“多年以前的深仇大恨，牢牢扎根在我的心中。我祖上一位不幸的公主，是爱情使她成为男人的俘虏。来自远方的侵略者掠夺了京城，带走了她，却留下了永久的耻辱，她惨死在异邦，香消玉殒。现在，报仇的时机来到，看那些异邦公子王孙拥向京城，妄想当驸马与我成亲，我要用他们的生命来祭祀我祖先的亡灵！来吧，看下一个是什么人，竟敢馋涎我的金枝玉叶之身？法场的刀光剑影，已在我胸中沸腾，三条谜语定叫你遁入鬼门！”
充满了仇恨的这番话并没有让卡拉夫退却，相反，他更加坚定了，他确信自己一定能赢，能改变公主冷酷的心。
于是，严酷的考试开始了，公主图兰朵问道：“是什么在每天白昼死去，却在夜晚重新诞生？”卡拉夫几乎不假思索，就回答道：“是希望！是我对图兰朵公主的希望！”两位大臣打开写着答案的黄绸，那上面的两个大字就是“希望”。图兰朵公主有些恼怒，她走近卡拉夫，逼视着他，提出第二个问题：“是什么有如火焰般燃烧，但当你死去，它就变得冰冷？”
卡拉夫犹豫了，周围的人们甚至包括老国王和大臣们也都为他着急，鼓励他拿出勇气，一定要镇静。卡拉夫抬起眼睛，直视公主：
“是热血！它将温暖你那冷酷的心！”
公主这下有点慌神了——又一次打开的黄绸上，分明写着“热血”两个字。周围的人们兴奋了，图兰朵气恼地命令卫兵用皮鞭抽打那些百姓，不许他们出声。然后，她狠狠地说出了第三个谜语：
“让你燃起烈火的冰块是什么？”
卡拉夫没有回答，他低下了头，苦苦地思索着。周围静得可怕。图兰朵幸灾乐祸地说：
“怎么？异邦人？恐惧已占据了你的心，看吧，你的希望化成了灰烬！”
卡拉夫抬起头来，看着公主那冷酷的面容，略略沉吟了一会儿，突然，他大声地回答道：“这最后的谜语我已猜出，答案就是你——图兰朵公主！”负责打开答案的两个大臣迅速地展开了长长的黄绸：图兰朵的名字赫赫在目。
在场的人们都欢呼起来了，他们纷纷向卡拉夫祝贺。坐在王位上的老国王也松了一口气，终于有人攻破了女儿的防线，不会再无休止地杀人了！
在一片热烈的气氛之中，公主图兰朵惊慌失措，她跪倒在国王面前：“救救我，父亲，别让你的掌上明珠落入这陌生的异邦人手中！”
可是，王法是不能更改的，老国王要女儿信守诺言。图兰朵满脸哀愁，当她看到卡拉夫热情的目光时，愤怒的火焰一下子升腾起来：
“你竟敢这样看着我！该死的异邦人，你休想得到我！”
卡拉夫回答说：
“我不会强迫你，我只要你真心爱我！”
图兰朵恼怒得几乎支撑不住了，可是谁也不同情她。
为她解围的倒是获胜者卡拉夫。只见他从容地走向图兰朵，温和地说：
“你给我的三个谜，我都已猜中，现在我也给你一个谜，这才算公正。请猜一猜，我的名和姓！若在太阳升起之前，你知道了我是谁，我愿引颈受死刑！”
这真是一个宽宏的决定！众大臣和百姓们都被卡拉夫
感动了。老国王对公主说：“愿菩萨保佑你，在太阳升起的时候，万事太平！”人们唱起赞颂的歌，在辉煌的音乐声中，大幕徐徐合上。
第三幕
夜色深沉，但京城里并不安宁。宫廷里的大小官员们都在为卡拉夫的谜奔忙，他们四处叫喊着：“公主有令，今晚百姓不能安眠！一定要查出异邦人的姓名！”传令声响遍了整个京城。鞑靼王子卡拉夫在哪里？他就在皇宫高墙外。望着满天的星斗，他深情地唱道：
“不许睡觉！不许睡觉！公主你也是一样，要在冰冷的闺房，焦急地观望那因爱情和希望而闪烁的星光！但秘密藏在我的心里，没人知道我的姓名。等到太阳照亮大地，亲吻你时我才对你说分明！我会用亲吻解开这个秘密，你将会爱上我，获得爱的甜蜜。黑夜啊，快快消逝，星星啊，别再闪烁，让黎明的曙光带给我胜利！”
这段咏叹调是全剧最动人的一个唱段，不仅热情明朗，而且极好地发挥了男高音的魅力，因此歌唱家们都十分喜欢它，常常在音乐会上将它作为压轴节目。自然，在这部歌剧中它是抒情的高潮。
黑暗里走来了三个大臣：平、庞、彭。他们被卡拉夫的这个谜搞得筋疲力尽。现在，他们带来了一群妙龄少女和许多金银财宝，想劝说卡拉夫放弃“爱情”，远走高飞。可是，卡拉夫宁可丢掉脑袋，也不肯离开京城半步，他坚信自己能够取得胜利，娶公主为妻。三个大臣看美色和财宝的诱惑不管用，又向他苦苦哀求，希望卡拉夫不要让他们这些无法向公主交差的人遭殃。最后，他们威逼起卡拉夫来，大声喊叫说：
“你想要她，绝不可能！她只会要你的命！快说吧，你这糊涂的人，到底姓甚名谁？！”
突然有人在远处答道：
“这里有人知道他的姓名！”
三个大臣和卡拉夫向那边望去，卡拉夫惊呆了，探子们抓来了他的父亲和柳儿！只见他们已经被拷打得遍体鳞伤，奄奄一息。卡拉夫大声叫道：
“我根本不认识这两个人！快放他们走！”
可是旁边有人证明说：
“我们在白天亲眼看见他们三人在一起，看上去是老相识。”
不管卡拉夫怎样否认，官员们是不可能放走那两个人的，他们准备继续拷问。正在这时，公主图兰朵驾到，虽然她戴着面纱，谁也看不清她的面容，但可以感觉出她非常地焦虑不安。现在听说抓到了知情人，就仿佛找到了救星似的，她示意手下的大臣赶紧问讯。
老人帖木尔被一个侍从按倒在地上，他一声不吭，侍从高举起手中的鞭子，这时，柳儿挣扎着冲过去，用自己的身体护住老人，大声说：
“不要打他，问我好了，只有我一个人知道他的姓名！”
卡拉夫和老人都大吃一惊，那几个大臣则高兴地说：“太好了，我们有救了！”
只见柳儿艰难地站起身来，面对着图兰朵冷酷的脸，一字一顿地说：
“我确实知道他的名字，但是我宁死也不会讲出来！”
这话激怒了公主，她大声命令侍从们严刑拷打她。柳儿满怀深情地看了一眼卡拉夫，然后对公主说：
“打死我吧，我愿意了此残生，但决不吐露半分！”
公主十分不解：
“是什么使你如此坚定？为什么你愿意替他人去死？”
“是爱情！”
“爱情？”
“是的，是爱情，甜美的爱情。我愿为它付出一切代价，公主啊，请你赐我一死，我将感激不尽！”
公主图兰朵简直不相信会有人为了爱情宁肯丢掉性命。卡拉夫在一旁急得不知怎么办才好，他十分怜惜柳儿，可眼看着柳儿的生命危在旦夕却无力相救。这时，柳儿唱起了令人痛彻肺腑的咏叹调：
“公主啊，您虽然冷若冰霜，也将被他的热情融化，您会爱上他……当东方出现朝霞，我将闭上疲惫的眼睛，长眠在那九泉之下，再也看不见他！”
一曲唱毕，柳儿突然冲向一个士兵，夺过他手中的利剑，猛地刺向自己的咽喉，然后，她向卡拉夫投去最后的深情的一眼，倒在地上咽气了。
众人哗然。卡拉夫扑倒在柳儿的身上，大声呼喊道：“你为什么要饮恨轻生，我可爱的柳儿！”帖木尔老泪纵横，几乎难以自持。他握住柳儿余温尚存的手，神志恍惚地唱道：“柳儿，柳儿，快快起来，看天色已亮，让我们打起精神。我们还要赶路，旅程还远得很。”一位大臣走上前去，劝慰他说：“老人啊，请起身吧，她已经死了，不会再复生。”老人痛苦地继续唱道：“柳儿，我温顺的孩子，在这漫漫的逃亡旅程，是你给了我安慰和关心。现在他们害死了你，一定会遭报应！”
周围的人们都被柳儿的壮举震撼了，他们小心地抬起柳儿的遗体，走下场去。帖木尔叫着柳儿的名字，跟随着也走远了。
现在，天已大亮，朝霞辉映在皇宫大殿的顶上和高高的城墙上。这里只剩下卡拉夫和公主图兰朵两个人了。卡拉夫痛苦万分，他向着一动不动的公主唱道：
“你的心残酷冰冷，简直就是顽石的化身。我要看看你的内心，究竟还有没有一丝人的感情！”
他走过去，一下子撕掉了公主的面纱，这使图兰朵大吃一惊：
“你怎敢如此放肆，对待我公主图兰朵？告诉你，休想改变我一丝一毫！”
“你已经失去了灵魂，空有美丽的面容！我要把你的凤冠霞帔用脚踩进尘埃之中，我要用我火热的亲吻，狠狠地给你一个教训！”
冷不防，图兰朵被卡拉夫一把揽在怀里，让他使劲儿吻了一下。她气愤得大叫，但卡拉夫紧紧地抱住她不松手，就在挣扎中，公主的心起了变化——她第一次流下了眼泪，第一次受到了感动，这连她自己都感到不可理解：
“我这是怎么了？我该如何是好？天啊，我输给他了！”
在她柔弱的哭泣声中，卡拉夫喜悦地唱道：
“我就像那春天的阳光，哪怕你冷若冰霜！你的眼睛就像花木逢春，水波盈盈闪耀着爱的光明！啊，多么美丽，多么动人，我终于获得了爱情！”
此时的图兰朵完全变了样：往日的骄横、冷酷都不见了踪影，是柳儿为爱情的献身和卡拉夫不懈的热情深深震撼了她，使她变成了一个真正的女人。她眼含着热泪，她轻声唱道（为她的歌声伴唱的，是幕后女声合唱队动人的《茉莉花》旋律）：
“啊，异邦人，自从你第一次出现在我的面前，我就感到了从未有过的惶恐。曾有多少人为我丧生，我从来都是无动于衷。可是你的眼睛却夺走了我的灵魂，我的心！我胸中有如小鹿在狂奔，我已被你的热情征服，一切骄傲都荡然无存。请告诉我你的姓名吧，异邦人！”
卡拉夫大声地宣布：
“卡拉夫，鞑靼王子。这就是我的秘密，我骄傲的姓名！”公主紧紧地和卡拉夫拥抱在一起，古老的仇恨在瞬间消逝了，他们只感觉到爱，感到全身心的幸福。
在色彩明亮的皇宫里。老国王高高地坐在王位上，文武百官站立两旁，还有许多百姓聚集在这儿。音乐营造了庄重而热烈的气氛，嘹亮的铜管演奏《茉莉花》旋律的变体，听上去这亲切的旋律显得极其壮丽辉煌。
身穿华丽盛装的公主图兰朵来了，她的身后是昂首挺胸的卡拉夫。公主款款走向父亲，向他朗声宣布说：
“尊贵的父王，这异乡人的姓名我已经知道——”
在众人的注视下，图兰朵转过身来，指着卡拉夫说：
“他的名字，就是爱！”
整个宫殿里一下子欢腾起来，众人齐声歌唱，他们赞颂爱情的伟大力量，祝愿他们永远幸福美满，祝愿国家永远祥和富强。合唱队和乐队发出响亮饱满的声音，达到了全剧最辉煌的高潮。
音乐欣赏
今夜无人入睡（卡拉夫的咏叹调）
这是第三幕中，卡拉夫猜中图兰朵的谜语，然后留下一个谜给公主猜，他回到住处后，想念公主，无法入睡的时候唱的一首咏叹调。这是一首非常著名的咏叹调，现在仍然经常在舞台演唱，是许多男高音歌唱家的保留曲目。
歌曲是G大调，4/4拍。一个很短很轻柔的前奏之后，是一个不长的宣叙调，同音反复的旋律，很好地刻画了卡拉夫为爱情所困，无法入睡，望着天上闪烁的星星，表示着对公主的思念。接下来，是热情的咏叹调，表现了卡拉夫信心十足，相信自己一定能赢得公主的爱情。最后在高音区结束。
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梅塔指挥伦敦爱乐乐团及阿尔蒂斯合唱团版，Decca公司，片号：Decca414274－2
除了祖宾·梅塔的指挥以外，这一款CD有萨瑟兰、帕瓦罗蒂等加盟演唱也是一大亮点。而且它的录音效果很好。
普拉德利指挥罗马歌剧院管弦乐团、合唱团版，EMI公司，片号：EMICMS7693272
这是1965年的录音。此版的一大特色是歌唱演员的演唱非同一般，尤其是尼尔森表演的图兰朵，给后来扮演这一角色的演员造成很大压力。此外，科雷利饰演的王子、斯科托饰演的柳儿的演唱，都非常突出。
梅塔指挥伦敦爱乐乐团版，Decca公司，片号：Decca414100－2
这是歌剧史上的录音经典之作，不仅梅塔的演绎非常优秀，而且帕瓦罗蒂饰演的王子、苏莎兰饰演的图兰朵公主，演唱都是一流。特别了不起的，是这款CD的录音，甚至可以当作试音碟使用。获《日本唱片艺术名曲名盘300》推荐。