A.1) Acte I
Sur une île du Pacifique Sud pendant la Seconde Guerre mondiale, deux enfants polynésiens, Ngana et Jerome, jouant ensemble, chantent joyeusement une chanson simple en français (Dites-Moi).
Alors qu'ils sont pourchassés à l'intérieur par un employé de maison, le propriétaire d’âge moyen d'une plantation française, Emile de Becque, accompagne Nellie Forbush, une infirmière de l'Arkansas, dans une visite de son domaine. Nellie admire la vue du soleil sur l'océan. Même dans les moments d'obscurité, où tous se demande quelle sera l’issue de la guerre, elle ne peut s'empêcher d'exprimer son caractère naturellement brillant et son optimisme quant à l’issue des combats (A Cockeyed Optimist). Nellie confie à Emile qu'elle a rejoint la Marine pour voir le monde et rencontrer de nouvelles personnes. Alors qu'ils se perdent dans les yeux l'un de l'autre, Emile s'écarte pour leur verser un cognac, les laissant se réfugier séparément dans une courte solitude. Chacun d’eux se demande si l'autre partage ses sentiments (Twin Soliloquies). Après une petite conversation polie sur la littérature française, Emile avoue son amour pour Nellie, se souvenant du dîner à peine deux semaines auparavant lorsqu'il l'a remarquée pour la première fois (Some Enchanted Evening). Nellie, promet de réfléchir à leur relation. Juste avant que Nellie ne reparte travailler, Emile lui avoue qu'il a quitté la France parce qu'il y a tué un homme, et elle lui fait confiance lorsqu'il lui dit que c'était justifié. Ngana et Jerome reviennent, et Emile rejoint leur chant ludique (Dites-Moi - Reprise), révélant au public qu'ils sont ses enfants, ce dont Nellie n’est évidemment pas au courant.
À travers l'île, les Seabees américains agités, dirigés par l'astucieux Luther Billis, déplorent l'absence de compagnie féminine. Les infirmières de la Marine sont des officiers brevetés et interdites aux soldats. La seule femme civile de l'île, surnommée «Bloody Mary», est une impertinente tonkinoise d'âge moyen, vendeuse de jupes en herbe qui attire les marins avec des plaisanteries sarcastiques et aguicheuses alors qu'elle essaie de leur vendre ses marchandises (Bloody Mary). Billis aspire à visiter l'île voisine de Bali Ha'i – qui est interdite à tous sauf aux officiers – soi-disant pour assister à une «Cérémonie de la dent de sanglier» (au cours de laquelle il peut obtenir une relique indigène inhabituelle). Les autres marins le chahutent en disant que sa véritable motivation est d'y voir les jeunes Françaises (There is Nothin' Like A Dame).
Le lieutenant de marine américain Joe Cable arrive sur l'île en provenance de Guadalcanal, après y avoir été envoyé pour participer à une dangereuse mission d'espionnage dont le succès pourrait inverser le cours de la guerre contre le Japon. Bloody Mary décrit de façon inquiétante ce qu'il pourrait trouver sur une île mystérieuse à peine visible à travers les nuages (Bali Ha'i). Bien que Cable rejette d'abord la suggestion enthousiaste de Billis de prendre un bateau, le lieutenant se montre intéressé à assister à la «Cérémonie de la dent de sanglier» décrit sur l'île interdite.
Le capitaine George Brackett accuse catégoriquement Bloody Mary d'avoir provoqué «une révolution économique» sur l'île parce que ses pratiques commerciales sont plus favorables aux travailleurs autochtones qu'à celles des colons français. Inébranlable face à cette agression, elle traite les propriétaires agricoles français d'«avares» et le capitaine ordonne aux hommes de jeter son chariot de souvenirs hors des propriétés de la Marine.
Cable raconte à ses commandants, le capitaine George Brackett et le commandant William Harbison, une mission visant à espionner les Japonais depuis leurs îles. Avant que Cable ne s'y fraye un chemin, il doit recruter un allié pour l'aider, quelqu'un qui connaît bien le pays. Cable pense à Emile car il a vécu sur l'île où se déroulera la mission. Suite à cette suggestion, Cable, Harbison et Brackett appellent Nellie – officier américaine, rappelons-le – pour lui demander d’enquêter sur les tendances politiques du Français et de tenter de savoir pourquoi il a tué un homme avant de fuir son pays d'origine. La raison du meurtre pourrait le rendre peu souhaitable pour une telle mission. Nellie se rend compte qu'elle ne sait pas grand-chose de lui. Une fois seuls, Brackett et Harbison estiment que la mission d'espionnage de Cable ne peut durer plus d'une semaine avant qu'il ne soit découvert par l'ennemi.
Le lieutenant Cable tombe sur Nellie en train de lire une lettre désapprobatrice de sa mère. Rappelant ses propres différences familiales chez lui, Cable explique que lui aussi a été incompris parce qu'il avait emprunté un chemin moins fréquenté (My Girl Back Home).
Près des douches, les autres infirmières demandent à Nellie ce que voulait le capitaine Brackett. Elle essaie d'écarter leurs questions en annonçant qu'elle a l'intention de mettre fin définitivement à sa relation avec Emile (I’m Gonna Wash That Man Right Outa My Hair). À ce moment-là, Emile arrive, l'invitant à un dîner qu'il organise pour la présenter à ses amis et comparses. Elle accepte l’invitation, car cela va lui permettre de réaliser ce qu’on lui a ordonné. Elle profite de l’occasion pour s’assurer qu’Emile croit aux idéaux américains – selon lesquels chaque homme est créé de manière égale. Lorsqu'elle évoque la politique, il lui parle de liberté universelle. Il lui parle également de l'homme qu'il a tué en France quand il était beaucoup plus jeune – un tyran qui s'est emparé de sa ville, laissant ses citoyens impuissants. Cet homme est décédé accidentellement alors qu’il se battait avec Emile. Emile demande à Nellie de l'épouser (Reprise - Some Enchanted Evening) et, ignorant sa promesse antérieure de se débarrasser de lui comme on se lave les cheveux, elle accepte de venir à son dîner de présentation à ses amis. En entendant ses amies rire de la rapidité avec laquelle elle a bafoué sa propre promesse, elle s'abandonne à l'amour qu'elle ne peut plus nier (A Wonderful Guy).
Dans une "war room", trois militaires surveillent un homme inquiet en tenue civile. Le capitaine Brackett prévient Emile que s'il accepte d'aider le lieutenant Cable dans sa mission d'espionnage, il ne survivra peut-être pas, mais que cela pourrait potentiellement faire un grand bien à l'Amérique dans cette région. La mission de Cable est d'atterrir sur une île sous contrôle japonais et de rendre compte des mouvements des navires japonais. À la grande déception de Cable, Emile refuse pensivement. Le commandant Harbison suggère à Cable de prendre quelques jours de congé jusqu'à ce que la mission puisse avoir lieu.
Cable décide de suivre Billis quant à suggestion d'une excursion en bateau vers le paradis exotique (Reprise - Bali Ha'i). Billis obtient un bateau et emmène Cable à Bali Ha'i. Là, Billis participe à la cérémonie indigène, tandis que Bloody Mary présente Cable à sa jeune et belle fille, Liat, avec qui il doit communiquer de manière hésitante en français. Croyant que la seule chance de Liat d'avoir une vie meilleure est d'épouser un officier américain, Bloody Mary abandonne Liat seule avec Cable. Ils sont tous deux instantanément attirés l'un par l'autre et dans une cabane indigène, ils deux passent la nuit ensemble et font l’amour (Younger Than Springtime). Le lendemain, Billis et le reste de l'équipage sont prêts à quitter l'île, mais doivent attendre Cable qui, à leur insu, est avec Liat (Bali Ha'i - reprise). Bloody Mary dit fièrement à Billis que Cable va être son gendre.
Pendant ce temps, après la fête d'Emile, Nellie enthousiaste décide de rester avec Emile cette nuit-là… Ils expriment à quel point ils sont heureux d'être amoureux (Reprises de A Wonderful Guy - Twin Soliloquies - Cockeyed Optimist - I’m Gonna Wash That Man Right Outa My Hair).
Après une nuit de champagne, les deux sont follement amoureux (This Is How It Feels). Emile présente Nellie à Jerome et Ngana. Même si elle les trouve charmants, Nellie est choquée lorsqu'Emile révèle qu'ils sont ses enfants de sa défunte première épouse, une Polynésienne à la peau foncée. Nellie est incapable de surmonter ses préjugés raciaux profondément enracinés et quitte Emile en larmes, après quoi il réfléchit tristement à ce qu’aurait pu être sa vie (Final Act I).
A.2) Acte II
C'est le jour de Thanksgiving. Les GI et les infirmières dansent dans une revue de vacances intitulée «The Thanksgiving Follies» (Danse). Emile arrive, portant des fleurs pour Nellie, qui anime l'événement sur scène. Billis, promettant de lui donner les fleurs, apprend à Emile que Nellie a demandé un transfert vers une autre île.
La semaine précédente, une épidémie de paludisme a frappé l'île de Bali Ha'i. Ayant visité Bali Ha'i quotidiennement pour y retrouver Liat, Cable est tombé malade: il a un grave cas de paludisme. Mais il s'échappe de l'hôpital pour retrouver Liat. Elle est avec Bloody Mary, qui annonce que Liat est convoitée par un riche homme blanc sur une autre île. Elle exhorte le lieutenant Cable d’épouser sa fille immédiatement, décrivant en détail la belle vie que les deux auraient ensemble sur l'île (Happy Talk). Cable, perturbé par sa maladie, donne à Liat sa montre, qui appartenait autrefois à son grand-père… Mais Cable, conscient des préjugés de sa famille, affirme qu'il ne peut pas épouser une Tonkinoise. Bloody Mary part avec Liat, affirmant avec colère qu'elle épousera Jacques Barrere, un propriétaire de plantation français beaucoup plus âgé. Cable déplore sa perte.
Pour le dernier numéro des «Thanksgiving Follies», Nellie réalise une comédie burlesque habillée en marin chantant les louanges de «sa» chérie (Honey Bun). Billis joue Honey Bun, vêtu d'une perruque blonde, d'une jupe en herbe et d'un soutien-gorge en coquille de noix de coco!!!
Après le spectacle, Emile demande à Nellie de reconsidérer sa décision. Elle insiste sur le fait qu'elle ne peut pas ressentir la même chose à son égard maintenant qu'elle connaît l’existence de la mère polynésienne de ses enfants. Frustré et incapable de comprendre, Emile demande à Cable pourquoi lui et Nellie ont de tels préjugés. Cable, rempli de dégoût de soi, répond que ces préjugés racistes, ce n'est pas quelque chose avec quoi on naît mais bien queluqe chose qu'on enracine en nous par éducation. Cable jure que s'il sort vivant de la guerre, il ne rentrera pas chez lui aux États-Unis; tout ce qu'il veut est sur ces îles. Emile imagine une fois encore ce qu’aurait pu être sa vie (This Nearly Was Mine).
Déprimé et sentant qu'il n'a plus rien à perdre, Emile accepte maintenant de rejoindre Cable dans sa dangereuse mission.
La mission commence avec un soutien aérien important, hors-scène. Billis monte dans l'avion mais doit sauter en parachute lorsque l'avion est touché par des tirs antiaériens et se retrouve dans l'océan en attendant d'être secouru. L'opération massive de sauvetage se transforme par inadvertance en une diversion qui permet à Emile et Cable d'atterrir de l'autre côté de l'île sans être détectés. Les deux hommes peuvent envoyer de précieux rapports sur les mouvements des navires japonais dans le «Slot», un détroit stratégique. Grâce à ces informations, les avions américains interceptent et détruisent les navires japonais. Lorsque les avions japonais mitraillent la position américaine, Emile s'échappe de peu, mais Cable est tué.
Nellie apprend la mort de Cable et la disparition d'Emile. Désemparée, elle se rend à la plage et réfléchit avec regret à ses choix dans leur relation. Elle se rend compte qu'elle aime Emile et qu'elle a été stupide de le rejeter en raison de la race de la mère de ses enfants (Reprise - Some Enchanted Evening).
Bloody Mary et Liat viennent voir Nellie pour lui demander où se trouve Cable. Bloody Mary explique que Liat refuse d'épouser quelqu'un d'autre que le lieutenant Cable. Après lui avoir annoncé la mort de Cable, Nellie réconforte Liat.
Ce soir-là, les troupes des Marines se préparent à réagir contre les Japonais. Le travail d'espionnage de Cable et Emile a permis le lancement d'une offensive majeure, l'Opération Alligator. Les combattants auparavant inactifs, dont Billis, partent au combat.
Nellie passe du temps avec Jerome et Ngana et en vient bientôt à les aimer. Un après-midi, sur la terrasse de la maison d'Émile, alors que les enfants apprennent à Nellie à chanter Dites-Moi, la voix d'Émile les rejoint soudain. Emile semble découvrir que Nellie a surmonté ses préjugés et est tombée amoureuse de ses enfants. Emile, Nellie et les enfants se réjouissent (Finale Ultimo).