元朝时候，楚州有一位姓窦的秀才窦天章，妻子早早去世，生活艰难，他不得不向同乡的蔡婆婆借银子，勉强将女儿窦端云拉扯到七岁。
蔡婆婆丈夫去世得早，但家里留下不少家产，一直做着借给别人钱款收取利息的生意。她家里有个小儿子，和窦端云差不多年纪。
蔡婆婆觉得窦天章是一个有真才实学的人，提议只要将窦端云嫁给她的儿子，之前的钱款就一笔勾销。而她会资助窦天章去京城赶考，等当上大官再回来接他们。窦天章答应下来。
小端云紧紧拽着窦天章的袖子，迈不开离家的步伐。窦天章一再与她承诺，自己一定会回来接她，小端云这才依依不舍离去。
蔡婆婆帮端云改名为窦娥，像对待亲生女儿一样呵护她，蔡婆婆家的儿子也对她很亲切，一家人其乐融融。
等蔡婆婆的儿子和窦娥长大后，两人便举行了婚礼，成为一对幸福甜蜜的小夫妻，一起孝顺蔡婆婆。
可惜结婚两年后，窦娥的丈夫就生病去世了。留下蔡婆婆和窦娥两个寡妇，守着一座空荡荡的大房子，非常冷清。
此时的窦娥已经长成了一个美丽的大姑娘，见她年纪轻轻就没了丈夫，城里许多人都为她感到可惜。不少年轻人都带着丰厚的聘礼，到蔡家找窦娥提亲。
但窦娥品质坚贞，心志坚定，丈夫去世之后，只想好好服侍自己的婆婆，拒绝了所有人。
这一天，蔡婆婆出门向一位姓卢的医生讨要钱款。卢医生的医馆开在南城门的门口，是一名医术差劲、治死过人的不良医生。他还不出钱，就打起了坏主意，他把蔡婆婆引诱到城外无人的郊区，准备拿出绳子勒死她。
幸好有一对张姓父子路过，救下了蔡婆婆，询问蔡婆婆怎么会在荒郊野外。
“老身就住在城里，这个坏东西借钱不还，还想勒死我。可怜我一个寡妇，家里又只有一个死了丈夫的媳妇，两个弱女子在家，总是被人欺负。”
父子两人不怀好意地对视一眼。方才眼看着卢医生要杀人，他们看不下去过来救人。可听过了蔡婆婆的话，两人心里都产生了邪恶的念头。
张老头装作惊喜的模样说道：“哎呀呀，这可真是太巧了！正好我的妻子也过世了，儿子还没有娶媳妇。既然你们婆媳二人也是寡妇，不如和我们一同结伴，你嫁给我，你媳妇嫁给我儿子多好呀。”
“这可不行。”蔡婆婆连连摇头，“我一定会用重金报答你们。可我们深爱自己的丈夫，从来没有改嫁的念头。”
如果能娶到蔡婆婆，张家父子就可以获得她的全部财产。否则，哪怕蔡婆婆给再多报酬，也满足不了他们的贪欲。
张家父子拿起地上的粗绳子，恶狠狠地威胁蔡婆婆，“你要是不答应，我们现在照样可以把你勒死。”
蔡婆婆实在没办法，只好先把张家父子带回家里。
窦娥看到婆婆带回两个眼神狡诈的陌生男人，心里十分警惕。她听蔡婆婆描述事件经过之后，坚决反对改嫁的事情。
可不耐烦的张家父子已经闯进宅子，把这里当成了自己的家住了下来。胆小的蔡婆婆赶不走他们，只能让他们住下。
蔡婆婆不久就生病了，窦娥在她身边日夜照顾。蔡婆婆怕热睡不着，窦娥就给她一整夜扇扇子，蔡婆婆拉肚子，窦娥就给她清洗衣服，一点也不嫌脏不嫌累。
张家父子因为窦娥的坚决反对，始终没能娶到婆媳两人。“只要把这个婆子弄死，窦娥就是我的了。”抱着这样的想法，张家儿子张驴儿设计了邪恶的计划。
他先去告诉窦娥蔡婆婆想吃羊肚汤，之后趁着窦娥买菜的时间，跑到南城门，威胁卢医生给他一份毒药，否则就把卢医生企图杀害蔡婆婆的事情告诉官府。受胁迫的卢医生只好把毒药交给了张驴儿。
张驴儿偷偷在窦娥煮的汤里下了毒，不知情的窦娥将汤送到了蔡婆婆的房间。
可是病重的蔡婆婆根本不想吃羊肚汤，平日里香气四溢的羊肚汤，现在闻一闻就要呕吐。
羊肚汤的香味吸引了在院子里溜达的张老头，张老头抢过窦娥手里的碗，把汤喝得一滴不剩。
张老头心满意足地擦掉嘴角留下的汤水，悠然地打了个饱嗝，突然口吐白沫，直挺挺地栽倒在地，很快就没气了。
窦娥和蔡婆婆惊讶极了，给蔡婆婆的汤里居然被下了毒药，这是怎么回事？正在两人发愣的时候，张驴儿一边号啕着一边冲了进来。
“你们婆媳联合起来害我父亲，你们就是这样对待恩人的吗？我要去官府告你们杀人。”
“明明是你下毒想要害我婆婆。告官就告官，我们才是有理的一方！”窦娥一点也不害怕张驴儿的诬陷，她坚信只要自己没干过坏事，就不会被冤枉。
可这世间的法则并不是永远公平的，负责断案的县令根本不听窦娥的解释，只管给窦娥和蔡婆婆打板子。
为了保护蔡婆婆，窦娥只能含着一肚子冤屈，无奈地承认是自己毒杀了张老头。
可怜的窦娥就这样被推上了断头台。她娇小柔弱的身子外套着麻袋一般的灰色囚服，台下的乡邻们纷纷对着她指指点点。
孩子们拿着烂掉的叶子朝她头上身上使劲地砸，将一身囚服喷成一团黄绿浆糊。又有谁理解窦娥满腹的冤情呢？
窦娥咬紧嘴唇，骄傲地扬起下巴。她没有错，她对得起父亲，对得起丈夫，也对得起婆婆。她无愧于天地，无愧于正义，更无愧于自己的心，即便是死亡，也是慷慨赴死，没有任何人可以迫使她低头。
“我窦娥与天地立誓，如果我真的是被冤枉的，就请在我死后实现我三个愿望。”
“第一，挂丈二白练在我面前，若我当真冤枉，就让我的血全部溅上白练，绝不在尘土上落下半点。”
“第二，现在是酷热的六月，若我当真冤枉，就降下漫天飞雪，将我的尸身覆盖。”
“第三，楚州一直雨水充足，若我当真冤枉，就让楚州干旱三年，一丝雨水不落。”话音刚落，刽子手一刀斩下了窦娥高扬的头颅。
鲜血疯狂迸溅，果真和窦娥之前说的一样，全部喷洒在了高挂的白练上。
原本闷热难耐的盛夏，突然阴云密布，悲风咆哮。六月的大太阳天，好端端飘落起鹅毛大雪，转眼覆盖了大地。大家都冻得瑟瑟发抖，争着跑回家找衣服穿。
过了三年，楚州遇到百年难遇的大干旱，为了治理干旱问题，考上功名的窦天章再次回到了楚州。
由于蔡婆婆给窦娥改了名字又搬了家，窦天章失去了女儿端云的消息，他在楚州四处打听，没有找到女儿的下落，倒是听说了有关窦娥的故事。
他感觉这个叫做窦娥的女孩有些亲切，便用心查询了一些资料，惊讶地发现，窦娥正是他的女儿端云。
这些年他始终牢记和端云的约定，想要将端云一家接到京城生活。万万没有想到，等他考取功名，光荣返乡的时候，端云已经成为卷宗里记载的杀人凶手。
这件事情一定有问题，窦天章仔细翻看卷宗，找到了疑点：窦娥只是一个普通的女孩子，怎么拿得出毒药呢？
更何况，他的小端云是一个心性善良、信念坚定的孩子，绝对不会做出杀人的行径。他必须要替窦娥查明真相，还女儿一个公平，让她的灵魂得以解脱。
为了替女儿平冤，窦天章重新开庭审查案件，将蔡婆婆和张驴儿一同叫到衙门问话。
“你们知道谁那里有毒药吗？”窦天章询问两人。
“普通人家没有毒药的，只有城南的卢医生会配置毒药。”蔡婆婆抢着回答。
窦天章立刻派人把卢医生抓了过来，卢医生胆子很小，一张口就把张驴儿供了出来，“是张驴儿找我买的毒药。”
这一下大家都明白了，原来当年窦娥说得没错，的确是张驴儿想要毒害蔡婆婆在先，没想到意外毒死了自己的父亲，还将罪责诬陷到窦娥头上。
明明只要稍微思考一下来龙去脉，从毒药的来源下手查证，便可以轻易查清事情的真相，当年审案的县令却不负责任，随意错判，让窦娥背负了罪名，承受了巨大的冤屈。
真凶落网，背负冤屈的窦娥终于得到解脱。一场春风带来细雨，浸润了楚州干旱了三年的大地，枯瘦的枝丫久违地再次披上绿衣。
窦天章打开窦娥被野草遮蔽的墓碑，将女儿的骨灰带回了京城，好好地供养起来，用这种方式实现了和女儿的约定。