Historien er satt til Napoli og forteller historien om to unge menn, Ferrando og Guglielmo, som er forelsket i to søstre, Fiordiligi og Dorabella. Mennene er overbevist om at deres elskede er trofaste, men Don Alfonso, en eldre venn, utfordrer dem til en innsats. Han satser på at han kan få kvinnene til å bli forelsket i andre menn.
Don Alfonsos plan innebærer å overbevise Ferrando og Guglielmo om å late som de drar til krig. Så snart de drar, introduserer han to nye menn for kvinnene, Donati og Iocane. Mennene frier til kvinnene, og til å begynne med motsetter de seg fremskritt. Men etter hvert som tiden går, begynner de å svekkes.
Etter hvert kommer Ferrando og Guglielmo tilbake fra krigen. De er sjokkerte og knuste når de oppdager at forloveden deres har vært utro. Don Alfonso avslører imidlertid at det hele var et triks. Han ville vise mennene at kvinner ikke alltid er så trofaste som de ser ut til.
Cosi fan tutte er en komisk opera, men den inneholder også elementer av tragedie. Karakterene står overfor vanskelige valg, og de må til syvende og sist bestemme hva som er viktigst for dem. Operaen er en utforskning av kjærlighet, troskap og naturen til menneskelige relasjoner.