Segundo acto: Palacio Farnese, oficinas de Scarpia
En el Palacio Farnese, la oficina de Scarpia, el oficial piensa acerca de lo que siente por Tosca y de la búsqueda de Angelotti mientras se oye una cantata con Tosca como solista, en la recepción que da la Reina de Nápoles por la derrota de Napoleón. Scarpia invita a Tosca a su despacho, cuando Spoletta le informa a su jefe que aún no han podido encontrar a Angelotti, pero sí a Cavaradossi.
Scarpia interroga al pintor, pero él no cede y por eso ordenan que sea torturado hasta que confiese. Durante su tortura, llega Tosca y al ver el sufrimiento de su amado confiesa el lugar en donde está escondido Angelotti. Cavaradossi, lleno de ira, trata a Tosca de traidora.
En ese momento se enteran de que Napoleón triunfó sobre el ejército austriaco, noticia que alegra a Cavaradossi, pero que hace que Scarpia lo condene a muerte.
Tosca y Scarpia se quedan solos y el jefe de policía ofrece perdonarle la vida a Cavaradossi siempre y cuando ella acepte tener un encuentro romántico con él. Sin saber cómo huir, y en medio del acoso y la agresión, ella reza preguntándose por qué es este su destino. Llega en ese momento Spoletta a contar que Angelotti se suicidó. Tosca entonces decide ceder a los deseos del policía, pero no sin antes pedir un salvoconducto para que ella y Cavaradossi pudieran huir de la ciudad. Scarpia acepta y finge dar órdenes de ejecución para Cavaradossi para no levantar sospechas de su trato con Tosca.
Impaciente, Scarpia se acerca a Tosca, pero ella agarra un cuchillo y lo apuñala en el pecho, toma el salvoconducto y escapa.
