На городской площади встречаются молодые влюблённые Сванильда и Франц. Неожиданно появляется Коппелиус, странный чудак, алхимик, создатель непонятных механизмов. Горожане его побаиваются. А молодые люди часто над ним подшучивают. В очередной раз, во время злой шутки, Коппелиус решил проучить Франца и его друзей. Он выводит на площадь таинственную незнакомку, в которую тут же влюбляются все юноши.

Сванильда замечает, что Франц тоже увлечен неизвестной красавицей, которая недавно поселилась в доме Коппелиуса. Сванильда пытается привлечь внимание Франца, но безуспешно. У влюблённых возникает размолвка. Сванильда в порыве ревности затевает ссору и решает ему отомстить. Свидетелями размолвки становятся горожане, которые пришли на площадь в ожидании праздника.

Сванильда в негодовании. Вместе с подругами она решает узнать секрет таинственной незнакомки. Соперницу зовут Коппелией. В доме Коппелиуса слышится шум. Красноватый свет блестит сквозь стекла. Несколько девушек со страхом удаляются от этого странного дома. Коппелиус - безумец, который постоянно работает. Зачем? Никто не знает; да и кому какое до этого дело?

Ночью площадь городка пустеет. Коппелиус довольный выходит из дома отдохнуть в трактире после тяжелого рабочего дня. Сванильда с подругами замечают на земле ключ, который уронил Коппелиус. Она уговаривает своих подруг проникнуть в дом, чтобы узнать, кто эта прекрасная незнакомка!

В это время, очарованный Коппелией Франц, тоже решается проникнуть в дом Коппелиуса.

В мастерской Коппелиуса, полно книг, инструментов, кукол-автоматов.

Девушки, осматривающие мастерскую, замечают Коппелию и понимают, что это кукла. Разыгравшись, подруги нажимают на пружины, и куклы начинают двигаться.

Вдруг появляется Коппелиус и застаёт у себя непрошенных гостей. Он прогоняет юных озорниц.

Одна Сванильда остаётся в комнате Коппелиуса, спрятавшись в шкафу. Ей приходится переодеться в платье Коппелии.

Ничего не подозревающий хозяин осматривает своё любимое создание - куклу Коппелию, которая кажется ему не тронутой.

В это время через окно влезает Франц. Он направляется к Коппелии, но его хватает мастер кукол. Франц говорит ему о своей любви к Коппелии. Тогда Коппелиус решает осуществить свой давний замысел - оживить куклу. Он опаивает Франца вином со снотворным. С помощью магии алхимик Коппелиус хочет передать Коппелии жизненные силы Франца. Кажется, это удается — кукла постепенно оживает, танцует испанский танец и жигу. Она двигается всё быстрее, начинает ронять инструменты, хочет проколоть Франца шпагой. С большим трудом Коппелиус усадил куклу на место.

Сванильда с ужасом понимает замысел Коппелиуса и старается разбудить Франца.

Франц просыпается и они вместе со Сванильдой, покидают дом. Коппелиус понимает, что стал жертвой шутки, и падает в изнеможении посреди своих автоматов, которые продолжают свои движения, как бы затем, чтобы посмеяться над горестью своего господина.

Наступил долгожданный праздник. В ожидании поднятия нового колокола, городская площадь наполняется народом.

Церемонию открывает Бургомистр. На этом же празднике радостно встречают жениха и невесту - Франца и Сванильду.

Друзья и подруги приветствуют счастливую пару. Все веселятся и танцуют. Один лишь Коппелиус не в силах разделить радость со всеми, в отчаянии он прижимает к груди свою невоплощенную мечту…