Царица Вавилонии Семирамида становится соучастницей отравления своего мужа Нино. Убийство совершает Ассур, её возлюбленный, который рассчитывает стать царём. Перед смертью царь Нино, обо всём догадавшийся, успевает сообщить о предательстве другу и поручить ему своего сына. Друг прячет мальчика от коварного Ассура и воспитывает его вдали от родины под именем Арзаче. Но всё это предыстория. Действие оперы начинается с того момента, когда Арзаче, уже взрослый и ставший известным полководцем, приезжает в Вавилон. Как раз в это время Семирамида собирается выбрать себе супруга. Оракул предсказывает ей, что спокойствие, которого царица не знала со дня смерти своего первого мужа, вернётся к ней, когда царём станет Арзаче. Ему и предлагает она свою руку. В этот момент открывается могила Нино, и вышедшая оттуда тень царя предсказывает Арзаче будущее царствование, прося, однако, спуститься в могилу и принести жертву. Во время коронации Арзаче великий жрец открывает ему тайну его происхождения и отдаёт письмо отца. Когда Арзаче направляется на могилу Нино принести жертву, там его поджидает Ассур, который хочет убить соперника. Идёт к могиле и Семирамида, чтобы защитить Арзаче. И случается непоправимая путаница: Арзаче нечаянно убивает свою мать, приняв её за Ассура, которого хотел в жертву его отец. Арзаче вступает на престол и женится на своей возлюбленной Аземе.
