Действие первое
Картина первая. Рыцарь Палемон оказывает знаки внимания знатной Берте, но она не хочет принять в подарок его амулет и уходит в замок. Палемон остается в раздумье один. Из грота появляется Ундина. Она танцует, играя со своей тенью. Палемон замечает её и подходит к ней сзади. Ундина пугается, когда тень Палемона пересекается с её тенью, и, обернувшись, видит неведомого человека. Она притрагивается к его сердцу и, услышав биение, в испуге бежит в лес. Пораженный её красотой, Палемон следует за ней. Берта, увидев, что Палемон ушел вслед за Ундиной, поднимает тревогу и посылает за ними погоню.
Картина вторая. Тиреннио, повелитель Средиземного моря и духи воды подстерегают влюблённых Ундину и Палемона. Тиреннио хочет разлучить их, предупреждая, что Палемон лишится жизни в случае измены. Ундина не покоряется воле Тиреннио. Вместе с Палемоном она находит отшельника, который их венчает. После венчания Ундина обретает человеческую душу. В лесу появляется Берта, преследующая Палемона и Ундину. Духи изгоняют её из леса.

Действие второе
Палемон и Ундина решают уплыть на корабле. Берта, преследующая влюблённых, подкупает капитана с тем, чтобы он укрыл её на борту корабля. Не зная о состоявшемся браке, Берта негодует, когда Палемон в знак любви предлагает Ундине свой амулет. Берта упрекает Палемона в измене и напоминает ему, что раньше он предлагал этот же амулет ей. Ундина немедленно отдает драгоценность Берте. Из моря поднимается взбешенный Тиреннио и вырывает амулет из рук Берты. Ундина подбегает к борту корабля, опускает руку в воду и подает Берте волшебное ожерелье. Берта в ужасе бросает его к ногам Ундины. Матросы в страхе смотрят на Ундину, угрожая ей. Тиреннио, поднявшись снова из моря для защиты Ундины, призывает её к себе. По его велению начинается буря. Тиреннио увлекает Ундину на дно. Буря усиливается. Экипаж корабля гибнет, и лишь Палемону и Берте удается спастись.

Действие третье
После бракосочетания Палемон и Берта прибывают в замок. Оставшись один, Палемон мечтает об Ундине. Берта прерывает его грёзы. На свадебный праздник приходят гости, начинается дивертисмент. Он прерывается появлением мстительного Тиреннио. Его свита силой уводит Берту. Появляется Ундина. Палемон понимает, что любит только её. Ундина предупреждает его, что её поцелуй принесёт ему только смерть - ведь он изменил ей. Но Палемон молит о поцелуе. Наконец, Ундина грустно целует его, и Палемон падает мёртвым. Ундина возвращается в морскую стихию, чтобы вечно держать его в своих объятиях