Akt I
Paris 1789. Hemma hos Markis de la Force anländer sonen Chevalier och berättar om upploppen på gatorna. Hans syster Blanche återvänder från mässan, uppskrämd av revlutionärerna. Hon meddelar sin far sitt beslut att gå i kloster.
Senare i karmelitklostret i Compiègne anhåller Blanche hos priorinnan, Mme de Croissy, om att få bli antagen som novis. Syster Constance berättar för Blanche om sin dröm där hon och Blanche dör unga tillsammans.
Priorinnan ligger för döden och befaller Moder Marie att se efter Blanche, som hon oroar sig över. Priorinnan dör, omgiven av nunnorna, men svag i tron. Blanche och Constance vakar över den döda, men Blanche försöker smita och Moder Marie läxar upp henne.
Constance och Blanche binder en gravkrans till priorinnans grav och Constance förklarar att hon tror att priorinnan fick en smärtsam död, för att någon annan skall få en lättare.
I kapitelsalen samlas nunnorna för att avlägga lydnadslöfte till den nya priorinnan, Mme Lidoine, som framhäver bönens betydelse framför martyrskapets.
PAUS
Akt II
Chevalier de la Force kommer till klostret för att övertala Blanche att återvända hem och ta hand om fadern, Blanche förklarar att hennes plikt nu är mot klostret.
Biktfadern, som förbjudits av regimen att utöva sitt ämbete, håller en sista gudstjänst och lämnar sedan klostret. Han återvänder kort därefter för att söka skydd undan en patrull. Priorinnan Lidoine lämnar klostret för att söka undsättning i Paris.
Revolutionärerna tränger in i klostret, skövlar det och meddelar att alla religiösa löften är ogiltiga. Moder Marie uppmanar kommissarierna att ge dem civila kläder så de inte skall bli lynchade när de lämnar klostret. För att söka mildra Blanches förtvivlan ger Moder Jeanne henne figuren av Kristusbarnet. Blanche tappar den så att den går i bitar.
Moder Marie insisterar på att systrarna skall rösta för att gå i martyrdöden.
Till slut röstar alla för martyrskapet, men efter att Blanche har avgivit löftet flyr hon klostret.
I markis de la Forces hus arbetar nu Blanche hos revolutionärerna, som har förskansat sig i deras hem. Markisen är giljotinerad. Moder Marie söker förgäves återförena Blanche med de övriga nunnorna.
I en av cellerna i fängelset tröstar priorinnan sina systrar och säger att hon tänker förena sig med dem i martyrdöden. Concance berättar om sin dröm där Blanche återvänder till dem. En fångvaktare läser upp dödsdomen.
På en gata berättar Biktfadern för Moder Marie att de har dömts till döden.
Paris. 1794. På Revolutionsplatsen avrättas nunnorna, en efter en, sjungandes Salve Regina.