ERSTER AKT
Prinz Carlos ist nach Frankreich gekommen, um seine für ihn bestimmte Braut, Elisabeth von Valois, kennenzulernen. Er trifft sie während einer Jagd im Wald von Fontainebleau und stellt sich als spanischer Edelmann vor. Als Elisabeth den Infanten nach ihrem Verlobten fragt, gibt Carlos sich, ein Medaillon zeigend, zu erkennen. Beide verlieben sich ineinander. Wenig später verkündet der spanische Gesandte, Graf von Lerma, dass nicht Carlos, sondern sein Vater, Philipp II., die Prinzessin heiraten wird. Elisabeth stimmt nach schwerem inneren Kampf zu, um beiden Völkern den heiss ersehnten Frieden zu schenken. Carlos bleibt verzweifelt zurück.
ZWEITER AKT
Im Kloster San Juste lebt, unerkannt von den Mönchen, Kaiser Karl V., der dem Thron entsagt hat. Auch Carlos ist enttäuscht bereit, sein Leben im Kloster zu beschliessen. Der Marchese von Posa tröstet den Verzweifelten und bittet ihn, sich des unterdrückten Flanderns anzunehmen. Ihm vertraut Carlos seine Liebe zu Elisabeth an, die Männer schwören sich ewige Treue.
Posa wird von der Königin empfangen und bittet sie, Carlos eine Unterredung zu gewähren. Erneut flammt die Liebe zwischen ihnen auf, doch Elisabeth weist auf ihre Pflicht hin. Der Prinz stürzt enttäuscht davon. Philipp erscheint, von der Kirche kommend, mit seinem Gefolge, findet die Königin allein und verweist die diensthabende Edeldame des Hofs. Nachdem sich alle entfernt haben, bleibt der König mit Posa diskutierend zurück und schenkt ihm Vertrauen, obwohl dieser für mehr Freiheit in Flandern und die Menschenrechte eintritt. Er bittet den Marchese, die Königin und seinen Sohn zu überwachen.
DRITTER AKT
Carlos erwartet im mitternächtlichen Garten des Palastes, durch ein Billett hergerufen, die Königin. Nicht diese, sondern Prinzessin Eboli, die den Infanten liebt, hat das Briefchen geschrieben. Zu spät erkennt der Prinz seinen Irrtum und verrät, dass er die Königin liebt. Die Prinzessin eilt wütend davon und schwört Rache. Als sie nicht mehr zu sehen ist, verlangt Posa von Carlos alle wichtigen, Flandern betreffenden Briefe.
Das Volk versammelt sich vor einer Kirche, um der Verbrennung von Ketzern beizuwohnen. Flandrische Gesandte treten vor Philipp und bitten, von Carlos unterstützt, für ihr Land. Als der König die Rebellen, wie er sie nennt, wegführen lässt, versucht der Infant mit dem Degen in der Hand ihrem Anliegen Nachdruck zu verleihen und verlangt, als Gesandter nach Flandern geschickt zu werden. Philipp befiehlt, Carlos zu entwaffnen, doch niemand wagt es, dem Infanten nahezukommen. Posa tritt vor und nimmt dem Freund den Degen ab, der König ernennt den Marchese zum Herzog. Während Carlos ins Gefängnis gebracht wird, beginnt die Ketzerverbrennung.
VIERTER AKT
Allein in seinem Arbeitszimmer, grübelt der König über seine Gemahlin und das Schicksal nach. Er hat vor, seinem Sohn den Prozess zu machen und erhält dafür vom Grossinquisitor freie Hand. Dieser fordert ausserdem noch Posas Leben. Prinzessin Eboli hat inzwischen dem König Elisabeths Schmuckkassette zugespielt, in der Philipp ein Bild des Infanten findet. Als der König seine Gemahlin des Ehebruchs verdächtigt, bricht diese ohnmächtig zusammen. Philipp entfernt sich. Prinzessin Eboli, die der Königin reuevoll alles gesteht, wird freigestellt, in die Verbannung oder ins Kloster zu gehen.
Posa besucht Carlos im Gefängnis. Er hat den Argwohn des Königs auf sich gelenkt, um den Freund zu retten, fällt durch einen Schuss aus dem Hinterhalt und stirbt in den Armen des Infanten. Der König erscheint im Kerker und gibt seinem Sohn den Degen wieder, weil er glaubt, er sei an den Vorgängen um Flandern schuldlos. Der Infant weist seinen Vater heftig zurück und gesteht, dass Posa für ihn gestorben ist. Vor den Toren des Gefängnisses rebelliert das Volk und verlangt, den Infanten zu sehen. Es wird vom Grossinquisitor zum Schweigen gebracht. Carlos, bestürmt von Prinzessin Eboll, sich zu retten, eilt davon.
FÜNFTER AKT
Carlos hatte durch Posa erfahren, dass die Königin ihn vor seiner Abreise nach Flandern noch einmal zu sehen wünscht. Elisabeth und Carlos treffen sich vor dem Kloster San Juste und nehmen für immer Abschied. Beide werden von dem König, den der Grossinquisitor und einige Wachen begleiten, überrascht. Bevor der Infant festgenommen werden kann, erscheint ein alter Mönch, in dem alle Kaiser Karl V. zu erkennen glauben, und zieht Carlos mit sich ins Kloster fort.