ACTE I

L’excentrique inventeur Spalanzani espère que sa dernière invention, une poupée mécanique nommée Olympia, lui rapportera suffisamment d’argent pour rembourser ses dettes. Hoffmann est amoureux d’Olympia, qu’il n’a fait qu’entrevoir de loin. Désireux de rencontrer la jeune fille, il est accueilli par Spalanzani et son assistant Cochenille. Nicklausse tente vainement d’éclairer Hoffmann sur la véritable nature d’Olympia, lorsque Coppélius apparaît. C’est lui qui a fourni les yeux de la poupée et il vient se faire payer par Spalanzani. Il vend à Hoffmann une paire de lunettes magiques susceptibles d’embellir la réalité. Pour se débarrasser de Coppélius, Spalanzani lui remet un chèque sans provision. Il présente sa « fille » à ses invités. Elle fait l’admiration de tous. Demeuré seul avec elle, Hoffmann lui déclare son amour. De retour, Coppélius jure de se venger. Hoffmann danse avec Olympia. Le mécanisme de la poupée s’emballe et elle entraîne Hoffmann dans une valse frénétique. Il tombe et brise ses lunettes. Cochenille fait irruption : Coppélius a détruit Olympia. Hoffmann découvre que sa bien-aimée n’était qu’un automate tandis que les invités rient aux éclats.

ACTE II

Le violoniste Crespel a déménagé afin d’éloigner sa fille Antonia d’Hoffmann. La jeune fille chante une chanson qui parle d’amour perdu. Son père l’interrompt et lui arrache la promesse de ne plus jamais chanter : Antonia a hérité de sa mère, célèbre cantatrice, un mal fatal que précipite sa propre passion du chant. Avant de sortir, Crespel ordonne à son serviteur Frantz de ne laisser personne entrer dans la maison. Mais Frantz est sourd et accueille volontiers Hoffmann et Nicklausse. Hoffmann entonne une mélodie qu’il a autrefois composée pour Antonia. Lorsqu’elle apparaît, tous deux sentent leur passion se ranimer et décident de se marier. Crespel revient de manière inopinée et Antonia se précipite dans sa chambre. Hoffmann décide de se cacher. Le Docteur Miracle se présente. Il souhaite continuer à administrer un mystérieux traitement à Antonia mais Crespel l’accuse d’avoir intentionnellement tué sa femme et de vouloir maintenant assassiner sa fille.
À présent au courant de la fragilité d’Antonia, Hoffmann persuade la jeune fille, réticente, d’abandonner ses espoirs de carrière. À peine a-t-il quitté les lieux, que le Docteur Miracle réapparaît. Il évoque pour Antonia la gloire qui l’attend sur scène. Lorsqu’elle entend la voix du fantôme de sa mère l’exhortant à chanter, elle ne peut résister. Crespel, Hoffmann et Nicklausse se précipitent mais il est trop tard : Antonia est déjà morte...

ACTE III

La fête bat son plein chez la courtisane Giulietta. Dans une cynique chanson à boire, Hoffmann rejette l’amour. Dapertutto tente Giulietta avec un magnifique diamant qu’il promet de lui donner si elle lui obtient le reflet d’Hoffmann, comme elle lui a précédemment obtenu l’ombre de Schlémil, son amant du jour. Giulietta entreprend de séduire Hoffmann. Elle lui demande son reflet comme preuve d’amour. Hoffmann se laisse aisément convaincre mais il est ensuite horrifié lorsqu’il réalise ce qu’il a perdu. Nicklausse tente de le persuader de partir, mais Hoffmann se découvre alors incapable de quitter Giulietta.
Schlémil et Hoffmann se battent en duel. Hoffmann tue son rival, pour voir alors Giulietta s’éloigner avec son souteneur Pitichinaccio en se moquant de lui.