Akt I

Filosofen Don Alfonso menar att alla människor, under rätt omständigheter, skulle kunna vara otrogna mot den de älskar. Två unga män, Ferrando och Guglielmo protesterar, deras flickvänner, systrarna Dorabella och Fiordiligi, skulle aldrig vara otrogna. Filosofen och de unga männen enas om att ingå ett kontrakt; under ett dygn ska de utsätta flickvännerna för ett trohetsexperiment för att fastställa vem som har rätt.

Fiordiligi och Dorabella beundrar lyckligt sina pojkvänner, vars porträtt de bär i en kedja. En spelat förfärad Alfonso inleder experimentet genom att komma med bud om att damernas älskade kallats till fronten och måste resa genast. Flickvännerna blir utom sig av sorg och oro vilket får killarna att föreslå att de avbryter experimentet men Alfonso påminner om det ingångna kontraktet. Gråtande ser Fiordiligi sin Guglielmo och Dorabella sin Ferrando slukas upp av Don Alfonsos låtsasarmé.

När flickornas kammarjungfru, Despina får höra om männens avresa uppmuntrar hon systrarna att passa på att roa sig medan pojkvännerna är borta. Deras kavaljerer gör garanterat detsamma, menar hon.

Don Alfonso inviger Despina i planerna och tillsammans presenterar de två kärlekskranka främlingar för damerna. Dessa påstår sig har förälskat sig i systrarna på avstånd men bakom främlingarnas gestalt döljer sig deras egna pojkvänner som nu maskerat sig. Systrarna avvisar dem förvånat men bestämt. Nöjda firar Ferrando och Guglielmo sin delseger – flickvännerna har varken känt igen dem genom utklädnaden eller fallit för »främlingarnas« uppvaktning.

Experimentet fortsätter när främlingarna nu låtsas ta ett dödligt gift för att genom döden slippa ifrån sin olyckliga kärlek till systrarna. I doktor Beccavivis gestalt »botar« Despina friarna och alla är lättade. Men när de tillfrisknade främlingarna ber de unga damerna om varsin kyss är gränsen nådd och systrarna skickar åter beundrarna på porten.

Akt II

Despina tycker att damerna ska sluta göra motstånd mot främlingarnas uppvaktning. Försiktigt börjar systrarna leka med tanken på att tillfälligt roa sig med sina beundrare. De erkänner för varandra vilken av främlingarna de föredrar: Dorabella skulle välja brunetten, den förklädde Guglielmo som egentligen är Fiordiligis pojkvän, medan Fiordiligi dras till den blonde, sin systers pojkvän Ferrando. De avbryts av Don Alfonso som bjuder in till ett divertissement ute i trädgården. Fiordiligi försvinner med Ferrando på en promenad på tu man hand och lämnar Dorabella ensam med den förklädde Guglielmo. När Dorabella ger efter för främlingens förförelse plockar Guglielmo av Ferrandos porträtt från hennes kedja och behåller det som en skalp. Fiordiligi avvisar uppvaktningen från sin främling, men plågas samtidigt av samvetskval över sina gryende känslor för honom.

När Ferrando får höra om Guglielmos framgångar blir han förtvivlad. Don Alfonso som nu fått rätt om en av flickvännerna förklarar att experimentet ännu inte är avslutat.

I ett sista försök att motstå frestelsen från främlingen beslutar Fiordiligi sig för att förklä sig i militäruniform och bege sig till fronten för att återförenas med sin Guglielmo. När hennes främling, den alltjämt förklädde Ferrando gör entré, kan hon inte längre försvara sig.

De båda älskarna har nu sett sina flickvänner falla för främlingarna och för att kröna experimentet föreslår Don Alfonso ett skenäktenskap med respektive syster. Förtvivlade men hämndlystna går Ferrando och Guglielmo med på det. Despina förbereder Dorabella och Fiordiligi på bröllop varefter hon klär ut sig till notarie och upprättar ett äktenskapskontrakt mellan systrarna och deras främlingar. Just då hörs armén återvända och flickorna gömmer hastigt sina nyblivna makar. När Ferrando och Guglielmo, spelat ovetande, kliver in genom dörren hittar de äktenskapskontraktet som deras flickvänner undertecknat. De spelar först upprörda men avslöjar sen triumferande att det hela tiden varit de själva som förklädda uppvaktat och förfört flickvännerna. Men även de unga männen har ingått ett svekfullt avtal nämligen att utsätta sina älskade för ett trohetsexperiment. Don Alfonso och Despinas kärlekslektion är avslutad.