Filip II, król Hiszpanii - bas
Don Carlos, infant - tenor
Markiz Posa - baryton
Wielki Inkwizytor - bas
Elżbieta de Valois - sopran
Księżna Eboli - mezzosopran
Tebaldo - sopran
Hrabia Lerma - tenor
Mnich - bas
głos z nieba - sopran
Akt pierwszy
Don Carlos, pełen rezygnacji. przysłuchuje się na dziedzińcu klasztornym śpiewom zakonników. Przychodzi markiz Posa i obaj młodzieńcy odnawiają śluby przyjaźni. Aby całkowicie w pozyskać zaufanie infanta Posa ofiarowuje się dopomóc mu w nawiązaniu kontaktów z kochającą go nadal królową, co przy sztywnej etykiecie dworu i zazdrości króla nie jest sprawą łatwą. Elżbieta przyjmuje markiza, który doręcza jej sekretny list infanta. Don Carlos prosi królową o poparcie u króla swej prośby o uzyskanie urzędu namiestnika w okupowanej Flandrii. Prośbę markiza o audiencję dla infanta popiera dama dworu królowej, księżna Eboli, kochająca potajemnie Don Carlosa. Niespodziewanie przybywa król Filip. W dowód zaufania, jakim obdarza markiza, mianuje go swym powiernikiem i doradcą, zlecając mu pieczę nad królową i infantem. Ostrzega go jednak przed niebezpieczeństwem narażenia się świętej Inkwizycji. Posa pragnie wyzyskać zdobyte zaufanie królewskie dla realizacji swych wyzwoleńczych planów.
Akt drugi
O północy Don Carlos oczekuje królowej w pałacowym ogrodzie. Zamiast królowej przybywa księżna Eboli, przebrana w szatę królowej. Carlos, nie podejrzewając podstępu, zwierza się ze swej nieustannej miłości. Dopiero gdy Eboli zdejmuje maskę, infant rozumie, że padł ofiarą podstępu. Pragnąc się wkupić w łaski Carlosa, Eboli przestrzega go przed markizem Posą, rzekomo nowym faworytem króla. Przybywa Posa i szybko pojmuje, że plan jego jest zagrożony. Chce zasztyletować Eboli, jednakże po chwili puszcza ją wolno postanawiając w inny sposób uchronić Carlosa przed jej zemstą. W tym celu prosi infanta o powierzenie mu tajnych listów. Akcja przenosi się do Madrytu. Zgromadzone tłumy oczekują króla, który modli się w kościele. Za chwilę na placu ma odbyć się egzekucja - oskarżeni o herezję mają być z wyroku inkwizycji spaleni publicznie na stosie.. Uroczystość mąci przybycie delegacji z Flandrii, błagającej króla o wolność dla ciemiężonego kraju. Filip nakazuje uwięzić członków delegacji. Wstawia się za nimi Don Carlos, raz jeszcze prosząc ojca o mianowanie go namiestnikiem Flandrii. Gdy król odmawia, Carlos dobywa szpady i przysięga, że będzie walczył o wolność podbitego kraju. Nikt nie ma odwagi rozbroić infanta, dopiero markiz Posa odbiera mu szpadę, czym utwierdza Carlosa w błędnym przekonaniu, że zawiódł go jako przyjaciel. W rzeczywistości Posa pragnął tylko uchronić Carlosa od dalszych tragicznych następstw jego czynu.
Akt trzeci
Król Filip w swej komnacie przeżywa kolejną, bezsenną noc. W chwili tej nie jest już groźnym satrapą, lecz budzącym litość osamotnionym starcem. Przybywa wezwany przez króla sam Wielki Inkwizytor, niewidomy 90-letni kardynał. Obaj starcy zawierają układ: Inkwizytor rozgrzesza króla z wyroku śmierci wydanego na własnego syna, uzyskując w zamian zgodę królewską na postawienie przed trybunałem Inkwizycji markiza Posę, którego plany wyzwoleńcze stały się zbyt niebezpieczne. Po odejściu Inkwizytora przybiega do króla Elżbieta, skarżąc się że skradziono jej szkatułkę, w której przechowywała najdroższe pamiątki. Okazuje się, że skradzioną szkatułkę doręczono już królowi. Król odnajduje w niej portrecik Carlosa, niezbity dowód - jak sądzi - zdrady swej małżonki. Elżbieta tłumaczy się, że ma tę miniaturkę jeszcze z czasów, gdy była narzeczoną Carlosa. Pod wpływem brutalnych zarzutów Filipa, Elżbieta mdleje. Na pomoc przybywają Eboli i Posa. To księżna Eboli wykradła szkatułkę królowej, chcąc tym samym rzucić na nią oszczercze oskarżenie. Markiz Posa rozumie, że nie będzie już mógł liczyć na poparcie króla. Postanawia bronić Carlosa nawet kosztem swego życia : zamierza przekonać króla, że to on sam stał na czele spisku zmierzającego do wyzwolenia Flandrii. W mieszkaniu Posy odnajdują kompromitujące listy infanta. Eboli wyznaje swoją winę i potępia swą piękność, uważając ją za źródło zła. Posa odwiedza uwięzionego Carlosa i powiadamia go, że niebawem zostanie uwolniony. W tym momencie trafiony skrytobójczą kulą markiz pada i umiera u stóp Carlosa.
Akt czwarty
Carlos planuje potajemnie wyjechać do Flandrii. Przed swym wyjazdem pragnie pożegnać się z ukochaną Elżbietą. Królowa oczekując na przybycie Carlosa na dziedzińcu klasztornym wyraża swą rezygnację ze szczęścia, jakie mogła dać jej miłość do Carlosa; teraz poświęci swe uczucia dla sprawy wolności Flandrii, a - być może - i Hiszpanii. Ale oto do obstawionego wojskiem klasztoru wkracza król w towarzystwie Wielkiego Inkwizytora i wydaje syna w ręce trybunału św. Inkwizycji.