L'acte I se déroule dans une somptueuse salle de spectacle où divers invités se saluent et échangent avant le début d’une pièce de théâtre, La Clorise. Deux jeunes nobles, Cuigy et Brissaille, ainsi qu'un certain Le Bret, discutent de l'arrivée prochaine de Cyrano de Bergerac, un célèbre épéiste et poète, aussi connu pour son très long nez. Ils entendent parler des plans de Cyrano pour s’en prendre à l'acteur Montfleury s'il monte sur scène. Pendant ce temps, un jeune homme nommé Christian confie à son ami Lignière qu'il espère voir sa bien-aimée, Roxane, une précieuse. Trop nerveux pour lui adresser la parole lui-même, il voit que le comte De Guiche va l'aborder, bien qu'il soit marié. De Guiche souhaite en réalité marier Roxane à son protégé, Valvert. Les lumières s'éteignent et la pièce commence. Alors que Montfleury déclame sa première tirade, Cyrano interrompt la représentation et chasse Montfleury de la scène. Valvert intervient et Cyrano, tout en le provoquant en duel, déclame une tirade au cours de laquelle il se moque de son propre nez. Cyrano gagne face à Valvert, au grand dam de De Guiche. La foule se dissipe, et Cyrano avoue à Le Bret qu'il est amoureux de sa cousine, Roxane, mais qu’il sait que son nez l'empêchera d'être aimé en retour. Plus tard, il est surpris et ravi lorsque la chaperonne de Roxane lui annonce qu'elle veut le voir en privé. Cyrano et Le Bret décident de sortir pour aider Lignière, qui est tombé dans une embuscade tendue par le comte de Guiche pour se venger d’une chanson moqueuse qu’il avait écrite sur lui.
Durant l'acte II, Ragueneau accueille de jeunes poètes dans sa pâtisserie. Étant lui-même un poète en herbe, il apprécie leur compagnie, bien qu’il sache que ses invités viennent surtout pour ses gâteaux. Cyrano et Roxane se rendent chez lui séparément et discutent ensemble. Roxane révèle qu'elle est amoureuse de Christian et demande à Cyrano de veiller sur lui, car ils sont tous deux membres des cadets de Gascogne. Cyrano, d’abord réticent, finit par accepter. Après le départ de Roxane, Christian et les cadets arrivent. Bien qu’on lui ait auparavant conseillé de ne pas se moquer du nez de Cyrano, Christian saute sur l’occasion et se moque de lui pour s'attirer les faveurs des autres hommes. Choqués, tous partent lorsque Cyrano leur ordonne de s’en aller. Cyrano salue le courage de Christian et lui révèle les sentiments de Roxane à son égard. Cependant, Christian lui confie ne pas se sentir capable de la courtiser car il ne se croit pas assez intelligent. Cyrano élabore alors un plan pour écrire les mots d'amour que Christian utilisera pour séduire Roxane, et les deux hommes se réjouissent de cette idée.
Dans l’acte III, Roxane confie à Cyrano qu’elle est très amoureuse de Christian et que ses lettres sont merveilleuses. Cyrano est flatté que ses lettres soient aussi appréciées, et bien qu’il les signe du nom de Christian, il est toujours amoureux de Roxane. Pendant ce temps, De Guiche rend visite à la jeune femme, tandis que Cyrano se cache dans la maison. Les cadets vont bientôt partir pour la guerre, et Cyrano veut la voir une dernière fois avant de partir. Roxane séduit De Guiche pour le convaincre de retarder les cadets au repos à Paris, sous prétexte qu’il pourrait ainsi se venger de Cyrano, alors qu’elle souhaite avant tout protéger Christian. Roxane confit à Cyrano qu’elle espère que Christian lui déclamera son amour en personne. Alors qu’elle monte à l’étage, Cyrano appelle Christian, qui se cachait non loin. Celui-ci avoue à Cyrano qu'il en a assez de se faire passer pour quelqu'un qu'il n'est pas et pense que Roxane l'aimera tel qu'il est. Cependant, lorsqu'il parle à Roxane, ses paroles lui semblent décevantes et elle finit par rentrer chez elle. Désespéré, Christian demande à Cyrano de l'aider. Cyrano se cache dans l’ombre du balcon de Roxane et souffle à Christian les paroles d’amour qu’il déclare à sa bien-aimée, postée à la fenêtre de sa chambre. Cyrano finit par remplacer Christian sans que Roxane ne reconnaisse sa voix. Roxane est charmée et échange un baiser avec celui qu’elle pense être Christian. C'est alors qu'un moine capucin arrive, porteur d’une lettre de De Guiche dans laquelle il révèle son intention de rentrer à Paris pour épouser Roxane. Celle-ci décide de faire comme si De Guiche voulait que le moine les marie, elle et Christian. Pendant ce temps, Cyrano retient De Guiche en se déguisant et en se faisant passer pour un homme tombé de la lune, puis finit par lui révéler que Roxane et Christian sont mariés. Furieux d’avoir été ainsi trompé, De Guiche ordonne aux cadets de partir immédiatement à la guerre. Roxane supplie Cyrano de dire à Christian de lui écrire tous les jours.
Dans le quatrième acte, les cadets sont sur le front et se plaignent du manque de nourriture. Ils se moquent également de De Guiche. Cyrano révèle qu'il a réussi à se faufiler à travers les lignes ennemies chaque jour pour remettre une lettre à Roxane. Celle-ci arrive en carrosse après avoir trouvé un moyen de traverser avec les lignes espagnoles, et apporte de la nourriture aux soldats. Elle souhaite voir Christian et lui déclare que ses lettres l'ont touchée au point qu'elle ne se soucie plus de sa beauté, car elle l’aime pour ses mots. Christian confie à Cyrano qu'il est très abattu avant de réaliser que Cyrano aime aussi Roxane et que celle-ci pourrait bien l'aimer en retour. Christian envisage alors de révéler la vérité à Roxane, ce qui suscite l'espoir de Cyrano. Le camp des soldats est attaqué et Christian est tué dans les combats. Cyrano choisit de préserver l'image que la veuve éplorée a de Christian et garde le silence, préférant ne pas révéler son amour à Roxane.
Quinze ans se sont écoulés jusqu’au cinquième acte et Roxane vit désormais dans un couvent. Cyrano lui rend visite tous les jours pour lui apporter des nouvelles. Ce jour-là, De Guiche, à qui tous ont pardonné son comportement passé au profit de sa bravoure au combat, vient lui aussi la voir. Viennent également au couvent Le Bret et Ragueneau, qui a perdu sa pâtisserie à cause de sa femme. Ils discutent du pauvre sort de Cyrano, qui a été blessé le jour-même par un laquais qui lui a fait tomber une bûche sur la tête. Mourant, Cyrano rend visite à Roxane une dernière fois en lui cachant sa blessure. Il lui parle de Christian et demande à lire la dernière lettre qu’il a envoyée à Roxane, ce que celle-ci accepte. Reconnaissant sa voix, et alertée par le fait qu’il lit la lettre malgré que la nuit soit tombée, ce qui veut dire qu’il la connaît par cœur, Roxane comprend qu’il était l’auteur des missives depuis le début. Cyrano finit par s’effondrer et ses amis accourent. Roxane, bouleversée, lui avoue son amour. Cyrano tient à mourir debout et se lève, son épée brandie, pourfendant des ennemis imaginaires. Il meurt en proclamant que personne ne pourra jamais lui ôter son panache.
