De prelude (orkestrale inleiding) van de opera is zeer beroemd en wordt vaak alleen gespeeld tijdens concerten. Het bevat verschillende melodieën die soms slim tegelijkertijd worden gespeeld (contrapunt). Deze melodieën worden tijdens de opera gebruikt en worden geassocieerd met bepaalde personen of ideeën (dergelijke melodieën worden leidmotieven genoemd).
Eerste akte
De jonge ridder Walther is in de kerk en ziet een mooi jong meisje, Eva. Hij wil weten of ze getrouwd is. Ze vertelt hem dat ze zal trouwen met degene die de volgende dag de zangwedstrijd wint. Walther probeert de kunst van het meesterszingen te leren van David, die werkt voor Hans Sachs, de schoenmaker. David zelf is verliefd op Magdalena. De leerlingen beginnen het podium voor te bereiden voor de wedstrijd.
Als Walther de wedstrijd wil winnen, moet hij zijn eigen master song componeren en zingen. Hij zal het moeten componeren volgens een heleboel strikte regels (het aantal regels, de rijmpatronen enz.). Wanneer hij de andere meesterzangers ontmoet, stelt hij zich voor en zegt dat hij de zangkunst heeft geleerd van de oude dichter Walther von der Vogelweide en van de natuur zelf. Hij zingt dit in een lied dat erg mooi is, maar dat niet voldoet aan de regels van de Mastersingers. De Mastersingers kunnen de schoonheid van zijn lied niet begrijpen.
Een van de meesters is de gemeentesecretaris. Zijn naam is Beckmesser. Hij is een komische figuur en Wagner laat hem er heel dom uitzien. Beckmesser is de "marker". Dit betekent zoiets als: een "beoordelaar". Wanneer een zanger een "fout" maakt (zich niet aan de regels houdt) zet de marker een krijtstreep op het bord. Als Walther zijn lied zingt, maakt Beckmesser veel krijtstrepen. Hans Sachs is de enige die de schoonheid van zijn lied inziet. Er wordt veel geschreeuwd en Walther moet op een stoel gaan staan om zijn lied af te maken.
Akte 2
Een straat in Neurenberg bij nacht. Eva's grote huis staat tegenover het eenvoudige huis van Hans Sachs. Eva's vader beseft dat ze verliefd is op Walther. Hans denkt na over de jonge ridder en hoe goed hij zingt. Eva vraagt Hans wie hij denkt dat de kans maakt om de zangwedstrijd te winnen. Dan wordt ze teruggeroepen door haar vader. Beckmesser is gekomen en wil haar een serenade brengen (een liefdeslied zingen). Walther ontmoet Eva en ze vragen zich af of ze zullen weglopen. Eva kleedt zich om met haar dienstmeisje. Hans Sachs houdt hen tegen als ze willen weglopen. Beckmesser stemt zijn luit, klaar om te zingen. Walther wil met hem in discussie gaan, maar Eva krijgt hem zover dat hij rustig blijft zitten terwijl Beckmesser zingt. Hans Sachs, die de schoen van Beckmesser repareert, heeft andere ideeën: hij zingt zelf een lied, en dit irriteert Beckmesser die probeert te zingen voor het meisje waarvan hij denkt dat het Eva is (maar het is Eva's dienstmeisje in vermomming). Hij zegt tegen Hans dat hij moet stoppen met zingen. Hans zegt dat hij zal stoppen, maar dat hij op zijn schoen zal slaan telkens als hij Beckmesser een fout hoort maken. Beckmesser begint weer te zingen, en Hans slaat heel vaak op zijn schoen. Alle buren worden wakker en komen de straat op en maken ruzie. Uiteindelijk komt de nachtwaker en iedereen gaat terug naar zijn huis.
Akte 3
David bereidt een lied voor het midzomerfeest voor. Dan arriveert Walther en vertelt Hans dat hij in een droom een lied heeft gekregen. Hans helpt hem het lied voor de wedstrijd voor te bereiden. Als ze de werkplaats hebben verlaten komt Beckmesser binnen en ziet het papiertje met het liedje. Hij pakt het op als Hans terugkomt en zegt dat het duidelijk is dat hij, Hans, mee wil doen aan de wedstrijd. Hans zegt tegen Beckmesser dat hij het liedje mag hebben. Beckmesser is opgetogen en denkt dat hij Eva nu voor zich kan winnen.
Op het songfestival probeert Beckmesser het lied te zingen, maar hij zingt het op zijn eigen melodie die niet bij de woorden past, en hij haalt de woorden helemaal door elkaar. Iedereen lacht en hij verlaat boos het podium en zegt dat Sachs het lied heeft geschreven. Walther zingt nu zijn prijslied. Deze keer beseffen de mensen hoe mooi het is, hoewel het niet aan de gebruikelijke regels voldoet. Walther mag met Eva trouwen.