La fiaba teatrale di Carlo Gozzi, raccontata nel libretto di Adamo e Simoni per l'ultima opera lirica di Puccini, costituisce la trama essenziale di questo film rivolto al pubblico dei ragazzi, e non solo a loro.

Utilizzando un opportuno commento musicale il film si avvale solo di alcuni significativi brani dell'opera lirica – le principali romanze – per sviluppare il racconto attraverso un appropriato dialogo.

La trama, ovviamente rielaborata sul filo costante dell'ironia, è stata arricchita per renderla meglio fruibile al vasto pubblico a cui il film è diretto, senza mai tradirne il senso originale. Come tutti sanno, Turandot è la capricciosa figlia dell'imperatore Altun. Il padre la vorrebbe presto vedere sposa ad un buon partito, ma non si vuole concedere a nessuno che non sia capace di superare la prova a cui lei lo sottoporrà.

Così Altun decreta che la principessa Turandot andrà in sposa al primo uomo di sangue reale che risolverà tre enigmi da lei proposti. Ma chi vorrà cimentarsi nella prova dovrà correre il terribile rischio di vedersi mozzata la testa, se non riuscirà a dare le risposte giuste.

Cadono molte teste di aspiranti alla preziosa mano della principessa. Ultimo è il principe di Persia. Tra la folla, sulla piazza, ad assistere alla sua triste fine vi è Calaf, anch'egli principe perché figlio di Timur, un re tartaro sconfitto dall'imperatore Altun. Calaf si nasconde a Pechino dopo la perdita del regno.

Quando il principe di Persia viene giustiziato Turandot appare ancora una volta al popolo di Pechino in tutta la sua crudeltà. Ma Calaf invece appare come un angelo di bellezza e se ne invaghisce perdutamente. E così Calaf, nella disperazione della sua famiglia, e soprattutto di Liù, la giovane schiava tartara che lo ama perdutamente, sale i gradini della reggia e suona il gong messo a disposizione di chiunque voglia sfidare la principessa nella prova degli indovinelli.

Ping, Pong e Pang, i tre buffi ministri dell'imperatore, cercano inutilmente di dissuaderlo.

L'imperatore Altun è insieme divertito ed infastidito della tracotanza di Turandot e spera che finalmente il nuovo pretendente riesca a svelare i suoi indovinelli…

Quando per Calaf giunge il giorno della prova, la tensione è massima. Il piazzale di fronte alla reggia è stracolmo di gente e la bellissima e gelida Turandot si mostra ancora una volta al popolo convinta di potere avere ragione del nuovo concorrente.

Ma Calaf scioglie gli enigmi! Lo stupore ed il tripudio della folla sono massimi. Turandot, sgomenta, chiede ad Altun di non darla in sposa al vincitore. Ma l'imperatore deve mantenere la parola data e non può cedere alle insistenze della figlia.

E' invece il vincitore però ad essere generoso. Egli finora ha mantenuto nascosto il suo nome ma se Turandot riuscirà a scoprirlo prima dell'alba, egli rinuncerà alla sua vittoria e morirà.

Turandot, a tutti i costi, cerca di conoscere il nome del vincitore. I soldati di Turandot catturano Liù e la torturano inutilmente perchè l'amore che lei ha per Calaf le dà la forza di resistere ad ogni tormento. E per essere certa di non essere costretta a confessare il nome del principe che ama, strappa il pugnale ad uno dei suoi torturatori e si uccide.

A questo punto Calaf, travolto dal dolore, rivela a Turandot il suo nome mettendosi alla sua mercé.