במחצית השנייה של המאה ה-16 האי קפריסין הנמצא תחת ממשל ונציה, מכותר על ידי צי תורכי. אותלו, איש ממוצא מורי בשירות ונציה, מונה לפקד על כוחות האי בקרב נגד התוקפים ולהוביל את הקרב מול התורכים. העלילה מתרחשת סביב ארמון המושל בקפריסין.
מערכה ראשונה
קצינים ונציאנים ובני האי קפריסין מחכים לבואו של אותלו המורי, השליט מוונציה, שספינתו נאבקת בסופה האלימה המשתוללת בחוץ. הסופה שוככת ואותלו עוגן לחופי האי לקולות השמחה של ההמון. היחידים שאינם שותפים לשמחה הם יאגו ורודריגו – יאגו מתוסכל ומריר מכך שאותלו מינה את קסיו לסגנו ואילו רודריגו אומלל על שום אהבתו לדזדמונה, אשת אותלו. יאגו כבר רוקם במוחו את מזימת הנקם שלו וכאשר מופיע קסיו, יאגו ורודריגו משקים אותו לשכרה ומביאים לידי דו-קרב בינו ובין מונטנו. אותלו, שנקרא להגיע ולהתערב בקטטה, פוטר את קסיו מתפקידו החדש. דזדמונה יוצאת אף היא וכשכולם הולכים, היא ואותלו מצהירים מחדש על אהבתם זה לזו.
מערכה שנייה
יאגו, כעת איש סודו של אותלו, ממשיך להניע את גלגלי מזימתו. הוא יועץ לקסיו לבקש מדזדמונה לדבר בזכותו אצל אותלו ולבקש שימחל לו על מעשהו המביש. המורי רואה את קסיו עם אשתו ויאגו שותל בו את זרע הקנאה, שנובט בעת שדזדמונה באה לדבר על ליבו של בעלה שיסלח לקסיו, חברם הוותיק. יאגו לוקח את מטפחתה של דזדמונה מידיה של אשתו, אמיליה, בת לווייתה של דזדמונה. מאוחר יותר ישתמש בה כעדות. כאשר הוא נמצא ביחידות עם אותלו, יאגו מספר לו כיצד שמע את קסיו מדבר בשנתו על דזדמונה, כמו היו השניים מאוהבים. אותלו נשבע נקם ויאגו מבטיח לסייע בידו ולהמציא לו את העדות הדרושה.
מערכה שלישית
כרוז מודיע על הגעתם של השגרירים מוונציה. לפני הגעתם מעלה דזדמונה שוב את עניין קסיו ואותלו דוחה את תחנוניה ומבקש שתראה לו את המטפחת המיוחדת שהעניק לה. כשאינה מוצאת אותה הוא מאשים אותה בגלוי בבגידה – על אף המראה המלאכי שלה היא אינה יותר מזונה. דזדמונה אינה מבינה את פשר ההאשמות. יאגו משוחח עם קסיו על ביאנקה, המאהבת שלו, אך נותן לאותלו המאזין בחשאי להניח שהם משוחחים על דזדמונה. קסיו מראה מטפחת שמצא באורח מסתורי בחדרו, אותה מטפחת ששתל שם יאגו, ואותלו, שאינו יכול לשמוע את שיחתם של השניים אך רואה את המטפחת, משתכנע סופית. הוא גומר אומר לרצוח את דזדמונה עוד באותו הלילה ולהעלות את יאגו לדרגת קפטן. כולם מתאספים לקראת הגעתו של לודוביקו, השגריר מוונציה. כשקורא אותלו את המסר מהדוג'ה, מעיר לודוביקו על היעדרותו של קסיו. אותלו אינו יכול לרסן עוד את קנאתו הבוערת ומול כולם הוא עולב באשתו ואז קורא בקול את הוראותיו של הדוג'ה: הוא עצמו חייב לשוב לוונציה וקסיו יהיה המושל תחתיו. בעוד כולם מדברים אודות ההודעה החדשה ועל העלבון שעלב אותלו בדזדמונה, מאיץ יאגו באותלו להרוג את אשתו ומבטיח שהוא עצמו יטפל בקסיו. מיד אחר כך הוא מבקש מרודריגו לרצוח את קסיו כדי שאותלו – וכך גם דזדמונה – יישארו בקפריסין. בזעם מגרש אותלו את כולם מעל פניו ומתמוטט כשהוא מדמיין את בגידתה של אשתו בו. יאגו חש בניצחון הקרב.
מערכה רביעית
דזדמונה מתכוננת לעלות על יצועה ונזכרת בשיר העצוב ששרה בת לווייתה של אמה, שיר על אהבתה לאיש שנטש אותה. "הוא נולד לתהילה, ואני – לאהוב אותו ולמות," כך מסתיים השיר. היא מתפללת לבתולה הקדושה. אותלו מגיע ודורש מאשתו לבקש מחילה על כל חטאיה לפני שהוא הורג אותה. היא מכחישה את האשמות הניאוף עם קסיו אך הוא חונק אותה. אמיליה חוזרת עם ידיעה על כך שקסיו הרג את רודריגו. היא רואה את דזדמונה הגוססת וזועקת לעזרה. מזימת המטפחת של יאגו מתגלה והוא נמלט על נפשו. אותלו מתאבד על גופתה המתה של אהובתו.