I. felvonás
A fontainebleau-i erdő. A spanyol infáns, Don Carlos inkognitóban, apja, II. Fülöp király tudta nélkül a spanyol küldöttséggel tartott, hogy láthassa jegyesét, Valois Erzsébetet, akivel a közelgő békekötés során össze kellene házasodnia. Összetalálkoznak az erdőben, és Carlos azonnal beleszeret. Átadja neki a trónörökös arcképét, és Erzsébet boldogan látja, hogy jövendő férjét ismerte meg. Most már nem kell tartania a házasságtól. Szerelmet vallanak egymásnak.
Tebaldo, Erzsébet apródja érkezik a hírrel, hogy a francia király úgy döntött, a lányt nem a trónörököshöz, hanem annak apjához, Fülöp királyhoz adja. Fülöp azonban Erzsébetre bízza a döntést. Azt szeretné, hogy a lány szabad akaratából legyen a felesége. A háborúba belefáradt nép könyörög a nőnek, hogy mondjon igent, vessen véget szenvedésüknek. Erzsébet nem tehet mást: elfogadja Fülöp kezét.
II. felvonás
A Szent Jusztin kolostor. Carlos nagyapja, V. Károly síremlékénél keres vigasztalást, ahol egy szerzetes így szól az ifjúhoz: „A szív viaskodását csak a menny nyugtatja meg.”
Carlos rég nem látott barátja, Posa márki érkezik Flandriából, ahol Fülöp katonái véres harcot folytatnak a reformáció ellen. Carlos bevallja neki, hogy titokban szerelmes a most már mostohaanyjának számító Erzsébetbe. Posa azt javasolja, hogy Carlos vállaljon jövendő királyhoz méltó feladatot: érje el, hogy Flandriába távozhasson kormányzóként. A két férfi esküt tesz barátságukra és a szabadságra.
A királynő kertje. Erzsébet udvarhölgyei Eboli hercegnővel mulatnak. Eboli, aki titokban szerelmes Carlosba, egyerotikus dalt ad elő. A búskomor Erzsébet lép be, majd Posa márki jelentkezik kihallgatásra. Párizsból hoz levelet és egy titkos üzenetet: „Bízzék abban, ki e levelet önnek átadja. Carlos.” Posa arra kéri a királynét, hogy fogadja mostohafiát. Erzsébet igent mond, Posa távozik Ebolival, majd Erzsébet mindenkit elküld maga mellől.
Carlos így egyedül találja a királynét, akinek közbenjárását kéri apjánál, hogy Flandriába távozhasson. Erzsébet megígéri mostohafiának, hogy szólni fog érdekében a királynál. Carlos euforikus állapotba kerül, és azt képzeli, újra egymáséi lehetnek. Erzsébet észre téríti szerelmét, aki elsiet.
A király és kísérete érkezik. Fülöp döbbenten látja, hogy felesége egyedül van, amiért Aremberg grófné a felelős, akit a király azonnal meneszt. Erzsébet fájdalommal búcsúzik utolsó igaz barátjától a spanyol udvarban.
Posa márki is az udvarnép után menne, de a király megállítja: arra kíváncsi, miért nem jelentkezett a márki audienciára, hisz szolgálataiért megérdemelné a királyi kegyet. Posa bátran szót emel Flandria szabadságáért. Bár Fülöp hallani sem akar arról, hogy a lázadó, református Flandriával szemben engedjen, megtetszik neki Posa merészsége, és bizalmába avatja. Megbízza, szerezzen bizonyságot vagy cáfolja gyanúját, hogy Erzsébet és Carlos viszonyt folytatnak.
III. felvonás
A királynő kertje. Éjfél. Carlos érkezik egy név nélküli üzenet utasításait követve: „Éjfélkor, a királyné kertjében..." Azt hiszi, Erzsébet üzent, s boldogan várja szerelmét. De az álruhában Eboli érkezik, akinek Carlos tévedésből szerelmet vall. A döbbent Carlost figyelmezteti hercegnő, hogy veszélyben van: a király és Posa sokszor beszél róla titokban. Eboli meg akarja védeni szerelmét, de Carlos gyengéden elhárítja. Eboli rájön a férfi titkára: mást szeret!
Az érkező Posa igyekszik elhárítani a veszélyt, de késő. Carlos rádöbben, hogy akaratán kívül bajt hozott Erzsébetre: Eboli bosszút esküdve távozik. Posa elkéri Carlostól fontos iratait, hogy biztonságba helyezze őket. Carlos egy pillanatra meginog: most tudta meg, hogy Posa a király bizalmasa. Mégis bízza rá legfontosabb értékeit? De végül átadja papírjait.
A katedrális előtt. A nép az autodafét várja és II. Fülöp hatalmát dicséri. Megérkezik a király és kísérete. Fülöp esküt tesz Isten és a nép előtt, hogy tűzzel-vassal megvédi a koronát. Flamand küldöttek lépnek a király elé Carlos vezetésével: a flamand nép szabadságát kérik Fülöptől, és Carlos arra kéri apját, hogy bízza rá Brabant és Flandria tartományait. Fülöp a flamand népet Istenhez hűtlennek, Carlost pedig őrültnek nevezi. Az infáns kardot ránt. Senki nem meri lefegyverezni, míg végül Posa lép elő, hogy a királyi parancsot teljesítse. Az infáns lesújtva adja át a márkinak a fegyvert. A kivégzések megkezdődnek. Egy mennyei hang csendül fel, mely Isten trónjához szólítja a megbocsátást és békét kereső szegény lelkeket.
IV. felvonás
A király szobája. Hajnalodik. Fülöp álmatlanságtól szenved. Nem hagyja nyugodni a gondolat: Erzsébet sosem szerette őt. A Főinkvizítor érkezik. A király kérette, hogy megtudja tőle: felmenti-e az egyház, ha a lázadó Carlost eltávolítja? A Főinkvizítor nem csupán Carlos, de Posa kiadatását is kéri az egyház számára. Fülöp nem akar beleegyezni, de az inkvizítor értésére adja: az egyház a király fölött áll.
Alig távozik a főpap, Erzsébet jön igazságot kérni: ékszeresládikáját ellopták. Fülöp ekkor előveszi a ládikát, benne Carlos arcképével. Hűtlenséggel vádolja meg feleségét, és oly erővel támad rá, hogy az elájul. A király segítséget hív, amire Eboli, majd Posa siet be. Erzsébet magához tér. Eboli bevallja, hogy ő lopta el a ládikát, és kimondja, hogy a király ágyasa. Erzsébet ultimátumot ad neki: kolostorba vonul, vagy elmenekül. Eboli elátkozza szépségét, és úgy dönt, hogy megpróbálja megmenteni a fogságban lévő Carlost.
Carlos cellája. Posa meglátogatja a bebörtönzött infánst, elmondja neki, hogy saját magát hozta gyanúba a flamand lázadás vezéreként, így Carlos megmenekülhet. Arra kéri, küzdjön helyette tovább Flandriáért. Lövés dörren: Posa halálos sebet kap. Utolsó erejével még elmondja, hogy a királyné másnap a kolostorban várja Carlost. Fülöp érkezik, hogy szabadon bocsássa fiát, de az apjának támad, mert őt hibáztatja Posa haláláért. A király megrendülve értesül bizalmasa haláláról. Az Eboli által feltüzelt nép Carlos szabadon engedését követeli. A börtönbe betörő dühös tömeget a Főinkvizítor megjelenése csillapítja le: rettegve esnek térdre a főpap előtt, és parancsára hódolnak a király előtt.
V. felvonás
Szent Jusztin kolostor. Erzsébet megesküdött Posának, hogy támogatni fogja Don Carlost, így most V. Károly síremlékénél várja az infánst, hogy segítsen neki Flandriába menekülni. Az ifjú belép, és búcsút vesz mostohaanyjától. Fülöp és az inkvizíció érkezik Carlosért. Belép a szerzetes, és arra figyelmeztet, hogy a szív csak a mennyben lelhet nyugalmat. Személyében mind Fülöp apját, V. Károlyt ismerik fel.
