故事以第一人稱的敘事者開場。他在巴黎看到一則拍賣廣告：一位剛過世的名交際花的遺物要公開拍賣，以償還她留下的債務。上流社會的貴婦們紛紛前來，好奇地參觀這位她們平時鄙視、卻又暗自羨慕的女人奢華的住處。

這位女人名叫瑪格麗特・戈蒂埃。她總是帶著一束茶花出現在劇院，每個月有二十五天戴白色的茶花，另外五天戴紅色的茶花，因此被稱為「茶花女」。

敘事者在拍賣會上買下了一本小說《曼儂・雷斯考》，扉頁上寫著一行字：「曼儂致瑪格麗特：謙卑。」署名是阿爾芒・杜瓦爾。不久，一位悲痛欲絕的年輕人找上門，請求買回這本書。他就是阿爾芒。他從遠方趕回巴黎，卻已來不及見瑪格麗特最後一面，於是向敘事者說出了兩人的故事。

瑪格麗特出身貧寒的鄉下，來到巴黎後成為紅極一時的交際花，生活奢華，揮金如土，身邊圍繞著許多有錢的追求者。一位年老的公爵供養她，因為她長得很像他早逝的女兒。但她也患有嚴重的肺結核，常常咳血，表面的歡笑底下，是一顆孤獨而疲憊的心。

二十四歲的阿爾芒是一位出身中產階級的青年。他第一次在街上看見瑪格麗特走下馬車，就深深愛上了她，卻遲遲不敢上前。她生病的時候，他每天都去她家門口詢問病情，卻從不留下名字。有一次，瑪格麗特在宴會上咳得厲害，獨自走進房間，阿爾芒跟進去，看見她手帕上的血，心疼地流下淚來。

從來沒有人真正關心過她的身體。瑪格麗特被他的真誠打動，答應接受他的愛，條件是他必須完全信任她、不能嫉妒、也不能過問她的生活。

瑪格麗特的鄰居普律當絲是一位帽子商人，表面上是她的朋友，實際上總是從她身上撈好處，替她牽線、也替自己圖利。瑪格麗特很清楚，像她這樣的女人，身邊幾乎沒有真正的朋友，只有想利用她的人。她說，她們這種人一旦生了病、沒了美貌，就會被所有人遺忘。正因為如此，阿爾芒那份不求回報的關心，才讓她如此珍惜。

兩人很快陷入熱戀。為了和阿爾芒在一起，瑪格麗特決定告別過去的生活。她說服公爵，在巴黎近郊的布吉瓦租了一間鄉間小屋，和阿爾芒在那裡度過了一個快樂的夏天。他們在田野間散步、划船，過著簡單而寧靜的日子，瑪格麗特穿著樸素的衣服，像一個普通的戀愛中的女孩，身體也一度好轉。

可是，她欠下的債務越來越多。為了不再依賴別的男人，她偷偷賣掉了自己的馬車、首飾和喀什米爾披肩。阿爾芒發現後，決定把母親留給自己的遺產轉讓給她，讓兩人能一起生活下去。瑪格麗特卻不肯接受，她不願讓阿爾芒因為她而犧牲自己的未來。

這時，阿爾芒的父親杜瓦爾先生聽說兒子和一位交際花同居，立刻趕到巴黎。他趁阿爾芒不在時，私下去見瑪格麗特。

他告訴她：兒子的名聲正在毀掉，前途一片黑暗；更重要的是，阿爾芒的妹妹即將出嫁，未婚夫的家族如果知道這件醜聞，婚事就會告吹。他懇求瑪格麗特為了阿爾芒和他妹妹的幸福，離開他。

瑪格麗特明白，社會永遠不會接受她這樣的女人。她答應了。這是她一生中最痛苦的決定：她終於找到真心愛她的人，卻必須親手推開他。她只盼望有一天，阿爾芒能明白她的苦心。為了讓阿爾芒徹底死心，她寫了一封絕情的信，說自己厭倦了鄉下的生活，回到了一位有錢的伯爵身邊，重新過起從前的日子。

阿爾芒以為自己被背叛，悲憤欲狂。他回到巴黎後，故意當著瑪格麗特的面，和另一位交際花奧蘭普出雙入對，處處羞辱她，想看她痛苦的樣子。瑪格麗特默默承受，從不辯解，病情也越來越重。

有一天，瑪格麗特來找他，請求他不要再折磨她。兩人在情緒激動中重溫了一夜舊情，但第二天，她又離開了。阿爾芒憤怒之下，寄給她一筆錢，彷彿把她當成一個收錢的女人。這是對她最殘酷的侮辱。之後，他便離開法國，到遙遠的東方去旅行，想忘掉這一切。

瑪格麗特被侮辱、被拋棄，病得越來越重。債主們上門討債，昔日的追求者都離她而去。她在病床上寫日記，記下自己對阿爾芒的思念，也說出了當初離開他的真相。她最後孤零零地死去，身邊只剩下一位好心的朋友茱莉照顧她。

阿爾芒回到巴黎時，看到的只有那本日記。他悔恨不已，甚至請人掘開她的墳墓，只為了再看她一眼，再把她遷葬到一個更好的地方。從日記中他也得知，在瑪格麗特臨終前，他的父親曾寫信給她，感謝她的犧牲，並表達了敬意。

日記記錄了她生命最後的日子：她的病一天比一天沉重，債主甚至在她病榻旁清點財物，她卻始終期盼著阿爾芒能回來，讓她解釋一切。直到最後一刻，她都在呼喚他的名字。

小說最後，敘事者說，他不是要歌頌墮落，而是想告訴讀者：不要輕視那些被社會唾棄的女人。瑪格麗特雖然身處所謂的「半上流社會」，卻擁有比許多體面人更高尚的靈魂；她為了愛人而犧牲自己，展現了真正的善良。

這部作品批判了資產階級表面上重視道德、實際上卻虛偽冷酷的雙重標準：杜瓦爾先生口口聲聲為了家族名譽，卻毫不在乎一個女人的生命與幸福。小說採用「故事中的故事」的結構，由敘事者轉述阿爾芒的回憶，再穿插瑪格麗特的日記，讓真相一層層揭開，增添了悲劇的力量。讀者和阿爾芒一樣，直到最後才明白，那個看似無情的女人，其實愛得最深。