Akt 1
I ett guldgrävarläger i Kaliforninen samlas som vanligt guldgrävarna på Polkabaren för att dricka och spela kort. Den unge Larkens hemlängtan gränsar till depression och männen samlar pengar i hopp om att bekosta hans återfärd till Europa.
Sid från Australien avslöjas som fuskare i kort och i bråket som uppstår mellan sheriffen Jack Rance och Sonora avlossas ett skott. Minnie gör entré och förundrar sig över hur man kan bråka så med varandra.
Ordningen återställs, man dricker sin whisky och Minnie hälsar en besökare välkommen. Han har personligen med sina män försökt spåra upp banditen Ramerrez och hans anhang som ska finnas i närheten. Ramerrez är efterlyst för rån, överfall och mord. Besökaren presenterar sig som Dick Johnson. Hos sheriffen Rance vaknar svartsjukan, eftersom Minnie just avvisat hans frieri, och han frågar ut främlingen och ber honom lämna lägret. Minnie går i god för främlingen.
Guldgrävarna, sedan länge trötta på sheriffens ständiga svartsjuka, uppmuntrar Minnie att våga en vals med Dick Johnson. Hon låter sig ledas in i danssalen av Johnson.
Under tiden har Ashby gripit Castro, en kringstrykande mexikan. Ashby anar att den efterlyste Ramerrez känner till det faktum att Minnie förvarar guldgrävarnas guld i en tunna, och att ett rån mot Polka-saloonen planeras. Hans farhågor bekräftas av den gripne mexikanen, och guldgrävarna ger sig ut på jakt efter Ramerrez. På väg ut viskar Castro snabbt till Dick Johnson att alla är redo för överfallet och att de bara inväntar signalen. Ensamma kvar blir Minnie och Dick Johnson. De kommer i ett samspråk som leder till en ömsesidig fascination för varandra.
En underlig vissling hörs, och Dick Johnson vet att det är hans kumpaner som väntar på att överfalla Polka-saloonen. Minnie är beredd att försvara sina guldgrävare, och Johnson (som egentligen är den efterlyste Ramerrez) grips av hennes mod, och avstår planen. Minnie ber honom att om en timme besöka henne i stugan.
Akt 2
Minnies stuga en timme senare. Johnson kommer och efter en stund övertalar hon honom att stanna över natten eftersom det har snöat. Då hörs rop utanför och de skyndar sig att gömma Johnson så att den svartsjuke sheriffen Rance inte upptäcker honom. Guldgrävarna varnar Minnie för att främlingen från igår inte är någon annan än den efterlyste banditen Ramerrez. Minnie kör ut dem, och när hon och Johnson blivit ensamma förklarar Johnson att han vill ändra sitt liv sedan han träffat henne. Minnie kan inte förlåta sig själv för att ha fallit för Ramerrez, som lämnar stugan i vetskap om att de väntande männen därute kommer att skjuta honom.
Ett skott hörs utanför och han rusar straxt tillbaka in i stugan. Minnie hjälper honom upp på vinden där han kan gömma sig. Den svartsjuke sheriffen Rance kommer för att genomsöka stugan utan att finna banditen. I vrede förgriper han sig på Minnie, men när blod droppar från taket förstår han var Ramerrez gömmer sig. Minnie föreslår en deal: de ska spela poker om Ramerrez liv. Om hon förlorar ska hon ge honom både Ramerrez och sin kropp. Om hon vinner måste han ge fri lejd åt Ramerrez och avstå henne. Hon spelar i den avgörande omgången med ett märkt kort och vinner omgången. Sheriffen lämnar stugan med ett ”God natt!”
Akt 3
En vecka senare. Ramerrez är till hälften återställd och i färd med att lämna Kalifornien. Minnie vet inte om hon någonsin kommer att återse honom. Polkabaren är stängd och sheriffen verkar ha gett upp jakten på Ramerrez, men guldgrävarna vill ännu att Ashby ska göra ansträngningar för att hitta banditen. Slutligen fångas Ramerrez och överlämnas till guldgrävarna för lynchning. Ramerrez begär att få yttra sina sista ord: man ska säga till Minnie att han lyckades fly. Rance rusar rasande mot honom, men guldgrävarna lyckas hindra honom och förbereder sig att hänga Ramerrez.
Minnie dyker upp, fast besluten att befria sin älskade, och riktar pistolen mot sina vänner. Hon vädjar till dem: hon har skänkt dem sin ungdom och försökt att ge dem lite glädje och trygghet. Sonora tar ordet: i Guds namn borde hon slå följe med främlingen på vägen till frihet.
Guldgrävarna vet att de kommer att förbli på denna gudsförgätna plats utan Minnie.
