Na casa do Dr. Coppélius, em uma vila da Cracóvia, aparece uma nova moça, que chama a atenção de Franz, um belo jovem da vila.
Mal sabe ele que Coppélia, a moça que não lhe dá atenção, é apenas uma boneca, e Swanilda, sua noiva, já sabe que ele está galanteando a moça-boneca.
Durante uma festa da vila, Dr. Coppélius perde a chave de sua casa, que é encontrada por Swanilda. Ela não perde tempo e, junto com suas amigas, entra na casa do misterioso velho, onde encontram muitos bonecos e invenções.
Para a surpresa de todos, descobrem que Coppélia é apenas uma boneca, tão perfeita que parece humana. Mas o Dr. Coppélius entra em casa e as garotas se escondem, sendo que Swanilda veste as roupas da boneca, fingindo ser ela. Nesse momento, Franz está do lado de fora da casa, tentando entrar no quarto de Coppélia com uma escada, pela janela.
Logo, o velho descobre a presença do rapaz e resolve embriagá-lo com vinho para, através de bruxaria, passar sua alma à boneca, dando vida à sua mais perfeita criação. Swanilda percebe toda a trama, e como está vestida de Coppélia, começa a dançar por toda a casa, fazendo uma enorme bagunça e desesperando o pobre Dr. Coppélius, que pensa ter perdido o controle sobre suas invenções.
Quando finalmente consegue despertar Franz, que dormia embriagado, Swanilda mostra a ele toda a verdade, e os dois fogem felizes, dançando.
Dr. Coppélius percebe que foi enganado e fica desolado, abraçado pateticamente à sua boneca.
Na festa de casamento de Swanilda e Franz, diante de tanta felicidade, o velho é perdoado, e ganha de presente o dote de Swanilda para reconstruir tudo que ela havia destruído com sua bagunça.