En una buhardilla del Barrio Latino en Nochebuena, Marcello, un artista, y Rodolfo, un poeta, queman hojas del último manuscrito de Rodolfo para protegerse del frío. Llegan Colline, un filósofo, y el músico Schaunard y los sorprenden con comida y combustible para el fuego. Schaunard arroja un poco de dinero de su trabajo más reciente sobre la mesa; les sugiere beber vino y luego pasar la Nochebuena juntos en el Café Momus. Antes de poder salir, toca la puerta Benoit, el dueño, que llega a cobrar el alquiler. Los hombres lo invitan a tomar un trago, y lo convencen que hable de sus aventuras amorosas. Fingen sorprenderse que un hombre casado pueda involucrarse en semejantes hazañas y deciden echarlo sin pagarle su dinero.
Parten hacia el café pero Rodolfo se queda atrás y promete reunirse con ellos en cuanto termine su artículo. Mientras escribe, alguien vuelve a tocar la puerta. Es la vecina, Mimí, cuya vela se ha apagado. Rodolfo enciende su vela con la suya, y al salir, presa de un ataque de tos, a Mimí se le cae la llave al suelo. Al buscarla, una corriente de aire vuelve a apagar su vela, y esta vez también la de Rodolfo. Rodolfo encuentra la llave y calladamente la pone en su bolsillo. Sus manos se encuentran mientras ambos buscan la llave en la oscuridad. Él le cuenta de sus sueños, y ella habla de su simple vida como costurera. Encantados el uno con el otro, parten juntos al café.
Camino al café, Rodolfo le compra un sombrero a Mimí. Las calles están llenas de gente que festeja y de vendedores ambulantes como Parpignol, el vendedor de juguetes, a quien persigue una multitud de niños. Cuando se sientan a cenar con sus amigos, aparece Musetta, la ex-novia de Marcello, con Alcindoro, hombre acaudalado y mayor que lucha por mantener el paso con ella. Aunque Marcello y Musetta intentan fingir indiferencia el uno con el otro, es obvio que aún se quieren. Para llamarle la atención e insinuarle sus sentimientos, Musetta canta una canción alabando su propia popularidad. Se queja de dolor de pie por causa de un zapato y envía a Alcindoro al zapatero. Queda libre para reunirse con sus viejos amigos y deja que Alcindoro se encargue de pagar la cuenta cuando regrese.
Es febrero, y Mimí, indudablemente mal de salud, busca la casa de Musetta y Marcello, quienes se han reconciliado. Intercepta a Marcello cuando sale de la taberna; le cuenta de los incesantes celos de Rodolfo y que ella siente que deben separarse. Aparece Rodolfo buscando a Marcello y Mimí se esconde. Ignorando la presencia cercana de ella, Rodolfo le cuenta a Marcello que desea dejarla debido a sus rencillas frecuentes. Cuando Marcello le pregunta cuál es la verdadera razón, Rodolfo reconoce que teme que la salud de Mimí se verá perjudicada si se ve forzada a seguir viviendo en la pobreza que comparten. Al oír las preocupaciones de Rodolfo, Mimí se acerca mientras Marcello regresa a la taberna atraído por la risa de Musetta. Marcello encuentra a Musetta coqueteando con un desconocido, y ambas parejas deciden separarse. Marcello y Musetta se separan enojados, pero Rodolfo y Mimí optan por permanecer juntos hasta la primavera.
En la buhardilla meses después, Marcello y Rodolfo se acompañan en su soledad. Entran Colline y Schaunard; rompen el ambiente sombrío y ofrecen una pequeña comida. Los cuatro hombres se olvidan de sus preocupaciones y juegan a la lucha de espadas. Sin embargo, su risa es pasajera, ya que Musetta llega con la noticia que Mimí está muriendo y ha pedido ver a Rodolfo. Traen a Mimí y la acomodan mientras Marcello y Musetta se retiran a vender los aretes de la muchacha para comprarle medicamentos, y Colline decide vender su preciado abrigo. Solos, Rodolfo y Mimí recuerdan sus momentos de felicidad. Pronto regresan los otros con un manguito para abrigar las manos de Mimí. Cuando Mimí sufre un ataque de tos, es obvio para todos menos para Rodolfo que la ayuda ha llegado demasiado tarde. Él es el último en darse cuenta que Mimí ha muerto calladamente; devastado, Rodolfo llama su nombre.
—Translation by Ana C. Martinez