Acto I
Un viejo pastor Baldassarre narra una historia al Inocente, el hijo menor de Rosa Mamai, sobre una pequeña cabra que lucha contra un lobo hambriento durante toda la noche (Come due tizzi accesi). Al amanecer la cabra cae y muere. El Inocente es algo retrasado y hay rumores de que el niño trae buena suerte a la casa. Todo el mundo en la familia descuida al Inocente, salvo Baldassarre.
Rosa Mamai está preocupada por su hijo mayor, Federico, que está locamente enamorado de una mujer de Arles. Le pide a su hermano Marco que reúna algo de información sobre esta mujer desconocida.
Vivetta llega a la granja. Siempre ha amado a Federico, pero se siente herida al conocer la obsesión de Federico por la Arlesiana. Rosa y Vivetta charlan cuando ella ve al Inocente al borde de una ventana. Baldassarre sujeta al muchacho, y Rosa tiembla, ¡Si alguien cayera alguna vez desde tan arriba!. Entra Federico. Poco después, Marco regresa con noticias de Arles. Marco le dice a Rosa que no tiene más opción que consentir los planes de matrimonio.
Mientras Baldassarre está en el patio de la granja, se le acerca Metifio, quien pide hablar con Rosa. Metifio le dice a Rosa que él es el amante de la Arlesiana y que los padres de la muchacha conocen su relación pero que han decidido rechazarlo ante la perspectiva de casarla con Federico. Ella muestra a Rosa y Baldasarre dos cartas que prueban sus afirmaciones. Cuando Metifio se va, entra Federico. Su madre le muestra las cartas y le pide que las lea. Federico se siente desolado por la traición de la mujer a la que ama.
Acto II
Rosa y Vivetta buscan a Federico en el campo. Ha desaparecido de casa desde el día anterior. Rosa convence a Vivetta que se comporte de manera más seductora con Federico de manera que distraiga su pensamiento de la Arlesiana. Baldassarre y el Inocente entran.
El Inocente descubre a Federico oculto en el aprisco. Baldasarre insta a Federico a olvidar sus penas ayudándole en su trabajo (Vieni con me sui monti). Después de que Baldassarre se haya ido, Federico saca las cartas y las contempla amargamente. El Inocente se duerme mientras repite una línea de la historia del viejo pastor sobre la cabra, y ello lleva al lamento de Federico (È la solita storia del pastore).
Vivetta entra y torpemente intenta seguir el consejo de Rosa sobre seducira Federico. Le dice que lo ama, pero Federico no puede aceptarlo y la rechaza. Vivetta solloza y trae a Rosa a la escena. Rosa ofrece su consentimiento al matrimonio con la Arlesiana. Federico se siente conmovido ante la oferta de su madre, jurando que él sólo dará su apellido a una mujer que lo merezca. Llama a Vivetta y le pide que lo ayude a olvidar a la mujer que ama.
Acto III
Este acto empieza con los preparativos de la boda entre Federico y Vivetta. Federico afirma que él ahora sólo piensa en Vivetta. Metifio entra y se encuentra con Baldasarre. Le pide que le devuelva sus cartas, pero Baldassarre dice que se las ha entregado al padre de Metifio. Metifio no las ha recibido porque él estaba en Arles. Metifio revela sus planes de secuestrar a la Arlesiana. Federico oye la conversación y se siente dominado por antiguos celos. Vivetta le ruega que siga adelante y se vaya con ella.
Baldassarre aconseja a Metifio que no arruine su vida por una mujer que no lo merece. Federico encolerizado intenta atacar a Metifio con una almádena, pero Baldasarre y Rosa los separan. Cuando las cosas se calman, Rosa se queda a solas y lamenta los desafíos de la maternidad (Esser madre è un inferno). El Inocente se despierta y le dice a su madre que puede irse a dormir. Dice que él vigilará a su hermano. Rosa lo besa y lo acaricia de una manera que nunca había hecho antes, pero le manda que se vaya a la cama.
Federico está medio delirando, repitiendo las últimas líneas de la historia del pastor sobre la cabra que lucha con el lobo toda la noche y que cae muerta al amanecer. Se imagina a la Arlesiana arrastrada en el caballo de Metifio. Rosa corre hacia él mientras Federico se dirige al granero. Cree estar oyendo entrar a la Arlesiana. Su madre intenta detenerlo, pero él se sube al granero y salta por la ventana