Berättelsen utspelar sig i Neapel och berättar om två unga män, Ferrando och Guglielmo, som är förälskade i två systrar, Fiordiligi och Dorabella. Männen är övertygade om att deras älskade är trogna, men Don Alfonso, en äldre vän, utmanar dem till en satsning. Han slår vad om att han kan få kvinnorna att bli kära i andra män.
Don Alfonsos plan går ut på att övertyga Ferrando och Guglielmo att låtsas gå ut i krig. Så fort de går, presenterar han två nya män för kvinnorna, Donati och Iocane. Männen uppvaktar kvinnorna och till en början motsätter de sig deras framsteg. Men allt eftersom tiden går börjar de att försvagas.
Så småningom kommer Ferrando och Guglielmo tillbaka från kriget. De är chockade och förkrossade när de upptäcker att deras fästmöar har varit otrogna. Don Alfonso avslöjar dock att det hela var ett trick. Han ville visa männen att kvinnor inte alltid är så trogna som de verkar.
Cosi fan tutte är en komisk opera, men den innehåller också inslag av tragedi. Karaktärerna ställs inför svåra val, och de måste i slutändan bestämma vad som är viktigast för dem. Operan är en utforskning av kärlek, trohet och naturen hos mänskliga relationer.