В своей новой оперетте Легар продолжает и закрепляет принципы, положенные в основу «Веселой вдовы». «Граф Люксембург» также полностью построен на танцевальных ритмах, в основном вальсовых, которые пронизывают все действие и сопровождают даже драматические ситуации. Разрешение основного конфликта происходит, собственно, во втором акте, а в третьем приходят к развязке остальные линии и все завершается к общему благополучию.

Первое действие. Мансарда, которую снимают вдвоем художник Арман Бриссар и Рене Люксембург. Бриссар работает над большим полотном, спеша сдать заказ. С улицы доносится веселая карнавальная песня «Всюду бушует праздник». Жюльетта бранится с Бриссаром: ей вовсе не хочется сидеть здесь, когда карнавал в разгаре. Помирившись, они поют дуэт «В мансарде моей». Вбегают друзья художника и уговаривают его поехать вместе с Жюльеттой на пикник. Жюльетта запевает обаятельную песенку о Флоретте, все хором подхватывают припев. А с улицы тоже слышатся пение и веселые крики. Это приветствуют избранного королем карнавала графа Люксембурга. Вот его вносят в мансарду на руках, звучит его выходная ария «Вельможей был мой дед родной».

Веселье прерывают три мрачные фигуры в масках и черных домино. Они объявляют, что пришли описать за долги имущество Рене, графа Люксембурга. Извинившись перед друзьями, граф провожает всех вниз, в кабачок, где у него сохранился еще кредит.

Когда все уходят, незнакомцы снимают маски. Оказывается, это вовсе не судебные чиновники, а мэр с двумя помощниками. Вслед за ними является старый князь Франческо. Он, забыв о своей невесте графине Клементине, по уши влюбился в артистку оперетты Анжель Дидье. Жениться на особе столь сомнительного общественного положения он не может. Чтобы преодолеть это препятствие, придуман хитроумный план: надо уговорить жениться на ней графа Люксембурга. Тот совсем без денег и, наверное, согласен на все. А через три месяца Рене разведется со своей женой и князь сможет жениться: тогда его невестой станет не безродная певичка, а графиня Люксембург! Этот план и предлагают вернувшемуся графу. Князь дает ему чек на пятьсот тысяч франков с условием венчаться тотчас же, не видя невесты, а завтра под чужим именем уехать из Парижа и вернуться только через три месяца на бракоразводный процесс. Рене соглашается, так как в первую минуту видит в этой сделке лишь возможность избавиться наконец от нищеты. Они уходят в другую комнату оформить чек, а в мансарде появляется Анжель в карнавальном костюме и маске. Ее ария «Я одна, сомнений и тревог полна» — мечтательный вальс. Сердце ее молчит, поэтому, несмотря на сомнения, она согласна со временем стать женой князя. Помощники мэра ставят поперек комнаты как ширму картину Бриссара. Когда возвращаются заговорщики, Люксембурга и Анжель помещают по обе стороны картины, чтобы они не видели друг друга. Мэр выполняет формальности и остается сторожить «молодоженов», пока князь едет заказать праздничный ужин. Дуэт Рене и Анжели «Итак, я рад поздравить вас» — снова вальс, сначала полный лукавства, а затем окрашенный нотками грусти. Молодые люди сожалеют, что не могут увидеть друг друга, что-то волнует их...

Князь приезжает и увозит с собой Анжель. «Словно в летучем сне счастье открылось мне», — оставшись один, размышляет граф Люксембург.

Возвращается шумная толпа художников и гризеток. Они упрекают Рене. «Не бросил я друзей отнюдь», — весело поет Люксембург и велит принести для всех вина. Ведь теперь он богат.

Второе действие. Наутро граф Люксембург понял, что совершил неблаговидный поступок, и решил во что бы то ни стало вернуть деньги князю. Чтобы сдержать слово, он уехал из Парижа на деньги, которые Бриссар выручил за свою картину. А Бриссар расстался с Жюльеттой: он уклонялся от разговоров о женитьбе и она, рассердившись, скрылась.

Прошло три месяца. Настал канун рокового дня — дня развода. Рене, пока еще под чужим именем, вернулся в Париж. Он пошел в оперетту на спектакль, в котором участвовала Анжель Дидье. Конечно, граф не узнал свою жену. Но Анжель произвела на него очень сильное впечатление. Весь вечер он не сводил с нее глаз, а после спектакля решил поехать к ней с визитом.

В доме Анжели собрались ее друзья, поклонники. «Спасибо вам, за все спасибо», — утомленно звучит голос молодой женщины. Она занята своими мыслями. Сегодня на спектакле в одной из лож она увидела незнакомца, который не сводил с нее глаз, и никак не может забыть его. Задумчива, словно размышление вслух, ее ария. Что это? Кажется, она влюблена!

Входят Бриссар и Люксембург. Последний представляется как барон Реваль. Он объясняется в любви Анжели. Их дуэт взволнован, полон сдерживаемой страсти. А Бриссар встретил здесь Жюльетту, которая, оказывается, стала компаньонкой актрисы. Они тоже объясняются. Пленительна мелодия их дуэта «Прочь тоску, прочь печаль».

Входит князь. Рене узнает его и бросается, чтобы возвратить чек. Князь ничего не слушает. Он пытается выпроводить графа, но Рене, подхватив Анжель, увлекает ее в вальсе. Жюльетта утешает старика. Их дуэт «Былая мощь заметна в вас» переходит в танец.

Князь объявляет гостям, что Анжель замужем, несчастлива в браке и скоро станет его женой. Тогда Анжель рассказывает, как происходило ее венчание, и прибавляет: она рада, что не видела своего мужа, так как можно лишь презирать человека, торгующего своим именем. Ария Рене «Пред вами граф фон Люксембург» полна горечи. Рене возвращает князю чек и хочет уйти, но Анжель останавливает его: ведь она его любит!

Третье действие. Гранд Отель. Сюда к своему жениху князю Франческо прибыла графиня Клементина, дама почтенного возраста, но молодящаяся. Появляются здесь и Анжель со своим мужем, бежавшие от гостей и князя. Но свободных номеров нет, и они вынуждены поместиться пока в одной из гостиных. Рене просит принести шампанского, чтобы отметить наконец их свадьбу. Привольна и широка мелодия дуэта «Пусть закипает вино в бокалах». Входит Клементина, и влюбленные приглашают ее выпить вместе с ними за их счастье. В разговоре выясняется, что Клементина приехала отпраздновать свою свадьбу с князем и весьма решительно настроена. Это радует Рене: значит, бракоразводного процесса не будет, не будет разоблачения подробностей их женитьбы и они с Анжелью останутся мужем и женой... Все поднимают бокалы. Появляется князь. Он приехал за Анжелью, но попадает в объятия Клементины и смиряется со своей судьбой. Сюда же приходят Бриссар и Жюльетта, которые только что поженились.