All'alba, le campane di Roma suonano a morto e un pastore canta. Un soldato conduce Cavaradossi, e il carceriere cerca il nome del prigioniero tra le carte, dicendogli che gli resta solo un'ora di vita. In cambio di un anello, gli viene concesso il permesso di scrivere qualche riga alla sua amata. Tosca entra e corre da Cavaradossi, gli mostra il lasciapassare e gli racconta l'accaduto. Gli chiede di comportarsi con naturalezza quando verrà inscenata l'esecuzione. Il plotone d'esecuzione si schiera, spara al prigioniero e Mario cade a terra. Mentre i soldati si ritirano, Tosca si avvicina al suo amato e lo chiama, implorandolo di fuggire, ma Mario è morto.