Acte I

Tamerlano a vaincu les turcs. Leur chef, Bajazet, prêt à mourir, confie sa fille Asteria au prince Andronico (« Del destin non dee lagnar »). Ce dernier confie à Idaspe l’amour qu’il porte à Asteria : Idaspe le met en garde contre les dangers d’un tel amour (« Nasce rosa lusinghiera »). Paraît Tamerlano, qui entend épouser Asteria et mandate Andronico pour obtenir l’accord de la jeune femme et de son père. En récompense, il lui promet Irène, Reine de Trébizonde (ville de l’actuelle Turquie), que lui-même devait épouser, ainsi que la couronne de Grèce (« In sì torbida procella »). Andronico est partagé entre son amour pour Asteria et sa fidélité à Tamerlano (« Quel ciglio vezzosetto »).

De son côté, Asteria est troublée par l’amour qu’elle porte à son ennemi Andronico. Tamerlano lui annonce son projet de mariage, usant de chantage pour la décider (« Vedeste mai sul prato »). Bajazet, quant à lui, préfère perdre la vie que de voir sa fille épouser son ennemi. Se croyant trahie par Andronico, Asteria se montre intransigeante envers lui (« Amare un’alma ingrata »). Paraît alors Irène, promise à Tamerlano : Andronico lui conseille de cacher son identité afin de reconquérir le cœur de Tamerlano, ce que la jeune femme accepte (« Qual guerriero in campo armato »). Andronico reste quant à lui fidèle à son amour pour Asteria, malgré les promesses d’empire (« Non ho nel sen costanza »).

Acte II

Tamerlano annonce à Andronico qu’Asteria accepte de l’épouser. Andrinico demande à Idaspe de prévenir Bajazet : ce dernier s’exécute, admiratif de la constance de l’amant (« Anche il mar par che sommerga »). Il tente de parler à Asteria mais bien que cette dernière le dédaigne (« Stringi le mie catene »), il ne perd pas espoir de la reconquérir (« La sor te mia spietata »). De son côté, Asteria promet à Irène de tout faire pour que son mariage avec Tamerlano n’ait pas lieu (« La cervetta timidetta »). Irène reprend courage également (« Sposa, son disprezzata »).

Croyant Asteria déterminée à épouser Tamerlano, Bajazet désespère (« Dov’è la figlia? »). Il menace sa fille de se donner la mort, se pensant trahi : celle-ci avoue alors n’avoir accepté de feindre le mariage que pour approcher du tyran afin de le tuer. Bajazet et Andronico sont rassurés, tandis que Tamerlano promet de se venger sur la fille et sur le père (« Sì crudel! questo è l’amore »).

Acte III

Bajazet transmet à Asteria une fiole de poison, afin qu’elle puisse se donner la mort si Tamerlano cherchait à lui voler son honneur (« Veder parmi, or che nel fondo »). De son côté, Tamerlano, toujours amoureux, confie à Andronico être prêt à pardonner à Asteria. Mais Andronico révèle l’amour rival qu’il porte également à la fille de Bajazet. Tamerlano est décidé à se venger (« Barbaro traditor privo d’amor »).

Andronico assure Asteria de sa fidélité (« Spesso tra vaghe rose ») malgré les conseils d’Idaspe (« D’ira e furor armato »). Prête au sacrifice ultime, Asteria ne regrette que la séparation avec son père et son amant (« Qual furore, qual affano »).

Afin de l’humilier, Tamerlano ordonne à Asteria de lui servir son repas : cette dernière lui apporte une coupe dans laquelle elle a versé le poison donné par son père. Alors que Tamerlano s’apprête à boire, Irène arrête son geste et dévoile sa véritable identité. Devant le châtiment annoncé pour lui et pour sa fille, Bajazet promet à Tamerlano de le hanter après sa mort (« Verrò crudel, spietato »). Tamerlano choisit finalement Irène pour épouse, ce que cette dernière accepte (« Son tortorella »). Bajazet a finalement bu le poison. Alors qu’Asteria promet de se venger (« Svena, uccidi, abbatti, atterra »), Tamerlano, apaisé par la mort de Bajazet, lui pardonne et accepte son mariage avec Andronico, auquel il confie la couronne de Grèce (« Coronata di gigli e rose »).