第三幕:处决日的清晨，教堂的钟声响起，卡瓦拉多希绝望的思念着托斯卡（E lucevan le stelle，今夜星光灿烂），便以他身上唯一值钱的戒指来贿赂了一个狱卒要他送张告别的纸条给托斯卡，不久托斯卡跑进来，她告诉卡瓦拉多希自己杀死斯卡皮亚的经过，两个人描画这美好的未来。执行枪决的士兵来把卡瓦拉多希带走，托斯卡要他假装自己中弹了倒地，然后一起逃走。以为士兵们所开的是空炮弹，托斯卡在执行官离开后跑到卡瓦拉多希的身边催他快起来，却发现情人一动不动，胸口不断流出鲜红的血，这时她才明白自己受了骗，抱着爱人的尸体悲痛欲绝。发现斯卡皮亚被谋杀的卫兵赶来逮捕托斯卡，托斯卡对卡瓦拉多希告别后跳下行刑台自杀，普契尼在此以（今夜星光灿烂）来当终曲。