單純幼稚的愛國青年亞瑟因受懺悔神父的誘騙而泄露了青年意大利黨的秘密，導致同志被捕，自己也被朋友誤解，于是佯裝投河自盡，設法奔赴南美。13年后，當他帶著一身傷殘重回故鄉時，苦難的經歷已把他磨練成一個堅定的革命者。他積極投身推翻異族統治的斗爭，用“牛虻”的筆名發表文章，揭露、諷刺教會的反動本質和欺騙行為。在一次偷運軍火準備起義的行動中，牛虻被捕，經受了敵人的酷刑和實為自己生父的神父的勸降，最后英勇就義。