La vicenda è ambientata, all'inizio, a Gerusalemme e in seguito in Babilonia e si riferisce anzitutto alla triste condizione del popolo d'Israele sconfitto dagli assiri (nel testo dell'opera, in verità, il librettista fa spesso confusione tra assiri e babilonesi). Il personaggio principale è Nebuchadnezzar, "tradotto" in Nabucodonosor e divenuto definitivamente Nabucco in occasione della rappresentazione del 1844 messa in scena al Teatro San Giacomo di Corfù. Nabucco è il feroce re babilonese che ha costretto all'esilio in Babilonia gli ebrei: questi, all'inizio dell'opera, sono rifugiati nel tempio di Gerusalemme e levano alte grida disperate, a causa della sconfitta subita appunto ad opera di Nabucco. Zaccaria, il Gran Pontefice degli ebrei, tiene però in ostaggio la figlia di Nabucco, Fenena, e affida quest'ultima a Ismaele (nipote del re di Gerusalemme); Ismaele e Fenena sono segretamente innamorati. Irrompono nel tempio dapprima l'assira Abigaille (che è ritenuta sorella di Fenena e quindi figlia di Nabucco - ella pure innamorata di Ismaele) e quindi Nabucco, a capo dei babilonesi, proprio mentre Ismaele tenta, con successo, di rendere la libertà a Fenena. Zaccaria viene disarmato da Ismaele, che gli impedisce in tal modo di uccidere Fenena, mentre Nabucco comanda ai suoi uomini di saccheggiare la città. Abigaille, tornata a Babilonia, scopre di esser figlia di schiavi e progetta un colpo di stato: convoca il Gran Sacerdote di Belo e con lui prende accordi per uccidere Fenena, nonché per diffondere la falsa notizia della morte di Nabucco. Potrà in tal modo impadronirsi del potere e ordinare lo sterminio degli ebrei. Giunge però, inatteso, Nabucco, che, cingendo la corona della quale Abigaille stava per impadronirsi, si riconferma re e infine si autoproclama addirittura Dio stesso: un fulmine, in quello stesso istante, lo colpisce, rendendolo folle. Abigaille approfitta della circostanza e raggiunge gli scopi propostisi di regnare sui babilonesi e di pronunciare la condanna a morte degli ebrei prigionieri. Fenena si è frattanto convertita alla fede ebraica e si trova tra i condannati: Nabucco la scorge mentre viene condotta al supplizio e, inconsapevolmente, rivolge una preghiera al "Dio di Giuda", implorandone il perdono per le sofferenze da lui stesso procurate al popolo ebreo. Nabucco riacquista miracolosamente la ragione e, postosi alla testa di un drappello di soldati rimastigli fedeli, si allea con gli assiri e riconquista Babilonia. Ordina quindi la liberazione degli ebrei e, con loro, esalta la gloria del Dio D'Israele. Abigaille si suicida ingerendo un potente veleno: prima di morire chiede però perdono a Fenena e prega Nabucco perché acconsenta all'unione della stessa Fenena con Ismaele.