ארבע שנים לפני תחילתה של עלילת האופרה
גבריאל פון אייזנשטיין, אדם בעל אמצעים, וידידו הנוטריון ד"ר אייזנשטיין מבלים יחדיו במסיבות מזה שנים רבות. לילה אחד, כשחזרו מנשף מסכות ססגוני לאחר שהתבסמו כדבעי, חמד לו אייזנשטיין לצון: את ידידו, קורבן התעלול, עזב בגן הציבורי, שם הניח לו לישון שנת ישרים בתחפושתו. בבוקר המחרת, כשנאלץ לעשות דרכו הביתה מחופש לעטלף - לקורת רוחם של הנקרים בדרכו ולמורת רוחו שלו - ידע פלקה כי יום יבוא והוא ינקום את נקמתו. חלפו ארבע שנים, ותוכניתו בשלה. עתה, בסיועו של הנסיך הרוסי אורלופסקי, המשתוקק תמיד למשובות חדשות, היות שבשפע מנעמי ההוללות המוכרים מאס מזמן, מביים פלקה את נקמתו המפוארת, נקמת העטלף!
מערכה ראשונה
חדר בבית אייזנשטיין
מן החוץ עולה קול סרנדה. רוזלינדה, אשתו של אייזנשטיין, מזהה בתדהמה את המזמר לה: הלא הקול קולו של אלפרד, מאהבה לשעבר, זמר אופרה אשר כולם חשבו כי נעלם ולא ישוב. עתה, משחזר, הוא מאמץ כל מיתר ממיתרי קולו בתקווה כי בצלילים יצליח לפתות את זו לה הוא נכסף עדיין ולשכנעה להיפגש עימו ביחידות. אדלה, המשרתת בבית אייזנשטיין, קיבלה מכתב מאידה, אחותה, ובו היא מזמינה אותה למסיבה שעורך הנסיך אורלופסקי. עתה מטרידים אותה שני עניינים: ראשית, מה תלבש לאירוע המפואר, שנית, איזה תירוץ יהיה בו כדי לזכות אותה בערב חופשי. ואולם תחינותיה לשווא הן: דבר, אפילו "דודה חולה מאוד", אינו מועיל לה. רוזלינדה מסרבת לשחררה, היות שבאותו הערב אמור בעלה להתחיל לרצות חמישה ימי מאסר, גזר דינו בגין תקיפה. כשאדלה עוזבת את החדר מופיע אלפרד, המואיל לעזוב רק משמבטיחה לו רוזלינדה כי יוכל לשוב בערב, עם צאת אייזנשטיין לבית-הסוהר.
אייזנשטיין שב מבית-המשפט נרגז ונסער, שכן עורך דינו הלא-יוצלח, ד"ר בלינד, לא זו בלבד שלא הצליח להפחית מעונשו, אלא בטפשותו אף הביא להחרפת העונש: עתה צפויים לאייזנשטיין שמונה ימים בכלא. פלקה צץ בדיוק ברגע המתאים. הוא משכנע את אייזנשטיין להתחיל בריצוי העונש רק למחרת היום, ובינתיים להפיק את המרב מרגעי החופש האחרונים ולהתלוות אליו למסיבה של הנסיך אורלופסקי. רוזלינדה ואדלה שבות לחדר. רוזלינדה אינה רוצה בשום פנים שאדלה תהיה עדה למפגש האסור שלה עם אלפרד, ועל-כן היא מחליטה לשחררה, למרות הכל. אדלה יוצאת לדרכה, ואיייזנשטיין ופלקה פונים אף הם לצאת. לאן? לבית-הסוהר, כמובן (כך, על-כל-פנים, חושבת רוזלינדה).
אלפרד מגיע ומתקין עצמו לליל עינוגים בחברת אהובתו. הוא חש כבתוך שלו, ואף מרשה לעצמו, בלי כל היסוס, ללבוש את חלוקו של אייזנשטיין. ואולם לפתע מגיע אל הבית פרנק, מנהל בית-הסוהר. בדרכו למסיבה של הנסיך אורלופסקי, החליט לעבור בבית אייזנשטיין על-מנת ללוות בעצמו את האדון למאסר. רוזלינדה, המבקשת למנוע שערורייה בכל מחיר, דוחה בתוקף את הרעיון כי גבר לבוש חלוק הנמצא עימה ביחידות בשעת ערב עשוי להיות מישהו מלבד בעלה, ואלפרד נאלץ לשתף פעולה ולהתלוות לפרנק, לבל יוכתם שמה הטוב של הגברת אייזנשטיין.
מערכה שנייה
ביתו של הנסיך אורלופסקי
בביתו של הנסיך אורלופסקי שמחה והילולה. השמפניה זורמת כמים, ותוכניתו המתוחכמת של פלקה מתחילה לקרום עור וגידים. אדלה, בשמלה מפוארת ש"שאלה" מגבירתה, ניגשת אל אידה, הטוענת תחילה כי המכתב ששלחה לא היה ולא נברא, אך בהמשך מבטיחה להציג את אדלה כזמרת מפורסמת בשם אולגה. אייזנשטיין, שהוצג כמרקיז רנר, מבחין מיד באדלה. כשהוא אומר לה עד כמה היא מזכירה לו משרתת שהוא מכיר, דוחה אדלה את רמיזותיו מכל וכל, ולבסוף מסכימים כולם כי מקור הבלבול בדמיון שהוא, אומנם, מפתיע, אך עם זאת מקרי בהחלט. עתה נכון לאייזנשטיין מפגש מביך פי כמה: פלקה מציג בפניו את האביר שגרן - אשר טרם הגיע למסיבה היה מוכר לכל כפרנק - ואייזנשטיין מוצא עצמו מגלגל שיחה עם מנהל בית-הסוהר, בו היה אמור להימצא מזה כמה שעות.
בינתיים הספיק פלקה לבשר לרוזלינדה כי בעלה יצא את הבית כשפניו אינם לבית-הסוהר, כי אם למסיבה של הנסיך אורלופסקי, ואף להזמינה להצטרף לחגיגה מחופשת לרוזנת הונגריה. רוזלינדה מגיעה למסיבה ומחליטה להציג עצמה דווקא כזמרת מפורסמת. האורחת האקזוטית צדה חיש מהר את עינו של אייזנשטיין. הוא ניגש אליה ומנסה לפתותה בעזרת תכסיס שכבר הוכיח את יעילותו, משחק קטן עם השעון שלו. אך שותפתו למשחק פיקחית מכפי שהוא חושב: אגב פלירטוט היא מצליחה להוציא מידיו את השעון ולשומרו אצלה. פלקה דוחק ברוזלינדה שתוכיח כי היא אכן זמרת; היא נענית לו ופוצחת בצ'רדש סוער. אורלופסקי קורא לכל לשתות לחיי מלך היינות, השמפניה. ההילולה נמשכת, ואולם כשהשעון מכה שש, ממהרים פרנק ואייזנשטיין לצאת לבית-הסוהר - האחד נחפז לעבודה, השני, להתחיל בריצוי עונשו.
מערכה שלישית
משרדו של מנהל בית-הסוהר
הסוהר השיכור פרוש מנסה לשווא להשתיק את אלפרד, השר בלי הפסק. חרף המטרד מצליח פרוש, כרגיל, ליהנות מן המשקה שלו. פרנק מגיע למשרד במצב-רוח מרומם, ומיד בעקבותיו מופיעות אדלה ואידה. אדלה מודה כי אינה שחקנית… עדיין. כל שדרוש לה, היא אומרת, הוא פטרון בעל ממון והשפעה. פרנק הוא, לדידה, מועמד שאין מתאים ממנו, ועל-כן היא מציגה בפניו בו במקום את כישוריה, והוא, בתורו, ממהר להשתכנע. אייזנשטיין מגיע כדי להתחיל בריצוי עונשו. הוא מופתע לפגוש במקום את "האביר שגרן", ומופתע עוד יותר לשמוע מפיו כי כבר אמש הוביל את אייזנשטיין למעצר בכבודו ובעצמו. פלקה מופיע, ואחריו גם ד"ר בלינד. אייזנשטיין משתוקק לדעת מיהו זה שהתגלה בחברת אשתו, ופלקה מציע לו שימהר ויחליף את בגדיו באלה של בלינד. כשרוזלינדה מגיעה לבית-הסוהר, נודע לאייזנשטיין כל שביקש לדעת ממקור ראשון. הוא אינו יכול להבליג על העלבון הצורב, וחושף בכעס את זהותו האמיתית. ואולם לרוזלינדה הפתעה משלה: בידיה שעון אשר לקחה, לאו דווקא בטעות, ממרקיז אחד, רנר. יתר בני החבורה מגיעים אף הם, ופלקה מגלה לאייזנשטיין כי כל התסבוכת כולה אינה אלא "נקמת העטלף" שלו. אייזנשטיין נאלץ לקבל זאת ברוח טובה, וכולם מסכימים שהאשם בכל העוונות הוא המלך שמפניה, הוא ואיש בלתו.