Младият офицер Герман е мрачен и мълчалив – влюбен е в непозната, която е знатна и богата и не може да му принадлежи. Оказва се, че Лиза – така се казва девойката, която е внучка на Графинята – е сгодена за княз Елецки. А граф Томски разказва историята на Графинята, наричана като млада в Париж „Московската Венера“, която след загуба в игрален дом, узнава от влюбения в нея магьосник граф Сен Жермен тайната на трите карти, които винаги печелят. Тогава Графинята заложила на тези три карти и си върнала загубите. Приятелите на Герман Сурин и Чекалински предлагат на Герман да узнаят тайната на трите карти и да забогатее, но той изцяло е обзет от мисълта за Лиза и се кълне, че ще спечели любовта ѝ.
Лиза не е щастлива от предстоящата сватба с граф Елецки – тя е влюбена в неочаквано появилия се тайнствен офицер Герман и в същото време изпитва необясним страх. Неочаквано той влиза в стаята и през балкона и признава страстната си любов. Срещата внезапно е прекъсната от Графинята, но Герман е щастлив от споделената любов на Лиза.
На бал у висш сановник, Герман получава бележка от Лиза за среща. Сурин и Чекалински отново му напомнят за тайнствената история с трите карти. След представлението на прелестния пасторал „Искреността на овчарката“ Лиза дава на Герман ключовете от стаята на Графинята, през която се влиза в нейната. Съзнанието на Герман е вече провокирано от историята за трите карти и мисълта за богатство, което би му помогнало да се ожени за Лиза, не му дава мира.
Герман влиза в стаята на Графинята, която след бала се унася в спомени за младостта си. Неочаквано появилият се Герман настоява тя да му открие тайната на трите карти, но Графинята не скланя. Разярен, Герман я заплашва с пистолет и Графинята умира от страх. Тайната не е разкрита. Лиза пише писмо на Герман и го уверява, че му вярва и не допуска той да е убил Графинята. Моли го да се видят в полунощ край Нева. Герман е обзет от панически ужас – в замъгленото му съзнание изниква призракът на Графинята, която му казва заветните карти: „тройка, седмица и туз“.
Отчаяната Лиза очаква Герман на срещата и той идва, държейки се като налудничав – говори любовни думи, разказва за смъртта на Графинята, мечтае за богатство… От несвързаните му думи Лиза се убеждава, че той е убиецът и когато Герман избягва с вик „В игралния дом!“, Лиза отчаяна се хвърля в реката.
В игралния дом има много хора. Тук е и сломеният годеник на Лиза княз Елецки, който търси случай да отмъсти на Герман за смъртта ѝ. Влезлият Герман се отправя направо към игралната маса и залага на два пъти големи суми, спечелвайки ги с тайнствените карти. Залага отново огромна сума, но никой не приема предизвикателството му, освен княз Елецки. Герман обявява третата карта на Графинята, но в ръката му вместо туз се оказва Дама пика. В изстъплението си Герман вижда в нея Графинята, която зловещо му се присмива. В безумното си отчаяние, той се самоубива. В последния миг в съзнанието му изниква светлият образ на Лиза и той умира с името ѝ на уста.
