Cavaradossi è condotto fuori della sua cella. Il suo ultimo pensiero è per Tosca: chiede al carceriere che consegni a Tosca una sua lettera in cambio di un anello che si sfila dal dito.

Rimane poi alquanto pensieroso, quindi si mette a scrivere... ma dopo aver tracciato alcune righe è distolto dai ricordi:

CAVARADOSSI

E lucevan le stelle... ed olezzava la terra... stridea l'uscio dell'orto... e un passo sfiorava la rena... Entrava ella, fragrante, mi cadea fra le braccia... Oh! dolci baci, o languide carezze, mentr'io fremente le belle forme disciogliea dai veli! Svanì per sempre il sogno mio d'amore... L'ora è fuggita... E muoio disperato! E non ho amato mai tanto la vita!...

Poi scoppia in singhiozzi, coprendosi il volto colle mani. Dalla scala viene Spoletta, accompagnato dal Sergente e seguìto da Tosca. Agitatissima, vede Cavaradossi che piange: si slancia presso a lui e, non potendo parlare per la grande emozione, gli solleva con le due mani la testa, presentandogli in pari tempo il salvacondotto. Cavaradossi balza in piedi sorpreso e legge il foglio che gli presenta l'amante. Poi Tosca gli racconta come l'ha ottenuto:

TOSCA (scattando)

Il tuo sangue o il mio amore volea... Fur vani scongiuri e pianti. Invan, pazza d'orror, alla Madonna mi volsi e ai Santi... L'empio mostro dicea: già nei cieli il patibol le braccia leva! Rullavano i tamburi... Rideva, l'empio mostro... rideva... già la sua preda pronto a ghermir! "Sei mia!" - Sì. - Alla sua brama mi promisi. Lì presso luccicava una lama... Ei scrisse il foglio liberator, venne all'orrendo amplesso... Io quella lama gli piantai nel cor.

La donna lo avverte che la fucilazione sarà una finzione. E gli amanti si abbandonano al pensiero della futura felicità. Frattanto dalla scaletta è salito un drappello di soldati: lo comanda un Ufficiale, il quale schiera i soldati nel fondo: seguono Spoletta, il Sergente, il Carceriere. Spoletta dà le necessarie istruzioni. Tosca raccomanda sottovoce all'amato di cadere con arte. Cavaradossi segue l'Ufficiale dopo aver salutato Tosca.

Molto turbata, essa si colloca in modo da poter spiare quanto succede sulla piattaforma.

Vede l'Ufficiale ed il Sergente che conducono Cavaradossi presso il muro di faccia a lei; il Sergente vuol porre la benda agli occhi di Cavaradossi: questi, sorridendo, rifiuta. Tali lugubri preparativi stancano la pazienza di Tosca:

TOSCA       (l'Ufficiale e il Sergente dispongono il plotone dei soldati, impartendo gli ordini relativi)

Com'è lunga l'attesa! Perché indugiano ancor?... Già sorge il sole... Perché indugiano ancora?... è una commedia, lo so... ma questa angoscia eterna pare!...     Ecco!... Apprestano l'armi... Com'è bello il mio Mario!

Vedendo l'Ufficiale che sta per abbassare la sciabola, si porta le mani alle orecchie per non udire la detonazione. Il Sergente si avvicina al caduto e lo osserva attentamente: Spoletta pure si è avvicinato; allontana il Sergente impedendogli di dare il colpo di grazia, quindi copre Cavaradossi con un mantello. L'Ufficiale allinea i soldati: il Sergente ritira la sentinella che sta in fondo. Poi tutti, preceduti da Spoletta, scendono la scala. Tosca è agitatissima: essa sorveglia questi movimenti temendo che Cavaradossi, per impazienza, si muova o parli prima del momento opportuno.

Quando tutti si sono allontanati, corre verso Cavaradossi:

TOSCA

Mario, su presto! Andiamo!... Su!...

Si china per aiutare Cavaradossi a rialzarsi: a un tratto dà un grido soffocato di terrore, di sorpresa e si guarda le mani con le quali ha sollevato il mantello: sono insanguinate. Grida il proprio orrore e la propria disperazione. Poi si inginocchia, toglie rapidamente il mantello e balza in piedi livida, atterrita. Con parole sconnesse, sospiri e singhiozzi si butta sul corpo di Cavaradossi, quasi non credendo all'orribile destino. Intanto dal cortile al disotto del parapetto e su dalla piccola scala arrivano prima confuse, poi sempre più vicine le voci di Sciarrone, di Spoletta e di alcuni soldati: ormai l'uccisione di Scarpia è stata scoperta. Spoletta fa per gettarsi su di lei, ma essa balza in piedi respingendolo violentemente. Tosca così riesce a sfuggirgli, passa avanti a Sciarrone ancora sulla scala e correndo al parapetto si getta nel vuoto gridando:«O Scarpia, avanti a Dio!» Sciarrone ed alcuni soldati, saliti confusamente, corrono al parapetto e guardano giù. Spoletta rimane esterrefatto, allibito.

Confronta con il dramma di Sardou