Acto I
El monje Athanaël se une a los hermanos de su congregación, a su vuelta de Alejandría. Cuenta a Palemon, el superior de la congregación, y a los hermanos, que le escandalizó encontrar la ciudad inmersa en el pecado. Athanaël culpa de este desorden espiritual a la bella cortesana Thaïs, a la que recuerda recuerda haber visto años antes de pronunciar los votos. Cuando los monjes se retiran, Athanaël tiene una visión de Thaïs y decide volver a Alejandría para tratar de convertir a la cortesana, a pesar de las advertencias de Palemon de que no se meta en vidas ajenas. Athanaël visita a su amigo Nicias, que ha pagado una fortuna para pasar una semana con Thaïs. Nicias acepta presentarle a Thaïs, que está a punto de llegar para pasar la última noche con noche con él. Cuando aparece, ve que el monje la mira fijamente, pero desdeña su sermón. Athanaël le dice que volverá a la casa al día siguiente con la promesa de salvarla.
Acto II
Thaïs se mira al espejo y piensa en lo que ocurrirá cuando su belleza se marchite. Llega Athanaël y le dice que el amor que él le ofrece trae la bendición de la vida eterna y la liberación del pecado. Aunque ella se siente fascinada por el mensaje del monje, el hechizo se rompe cuando escucha la voz de Nicias en el exterior, que le recuerda su pasado. Desgarrada entre la vida de lujo que lleva actualmente y la promesa de redención, sopesa su futuro durante la noche. Athanaël espera afuera la decisión de Thaïs. A la mañana siguiente, Thaïs está dispuesta a seguir la vía de Athanaël hacia la santidad. Él le dice que debe quemar su casa y todas sus posesiones terrenales. Ella acepta, y solo desea conservar una estatua de Eros regalo de Nicias, pero Athanaël la destruye airado. Fuera, la muchedumbre responde con violencia al anuncio de Athanaël de que Thaïs se ha consagrado a Dios, ante la perspectiva de perderla. Para distraerlos, Nicias les arroja dinero. Entonces, Thaïs y Athanaël huyen hacia un lugar seguro y dejan su vida pasada envuelta en llamas.
Acto III
En su viaje hacia el convento de la madre Albine, Thaïs y Athanaël se detienen a descansar en un oasis del desierto. Ella está exhausta y casi no puede caminar. Él la consuela, y ella le da las gracias por conducirla hacia la salvación. En la soledad del oasis, se dan cuenta del vínculo poderoso que los ha unido. Al llegar al convento, Athanaël comprende que no volverá a verla. Vuelve a su congregación, pero no consigue dejar de pensar en Thaïs. En sus sueños, la ve primero como una seductora, luego la ve moribunda. Cuando se despierta, decide que debe ir a verla. Athanaël ve a Thaïs rodeada de las monjas, que rezan por ella. Él le confiesa que su amor ha sido siempre deseo físico. Pero ella es inalcanzable, pues su alma ha ascendido al cielo. Athanaël implora la misericordia de Dios.
