Cesare Angelotti viene aiutato dalla sorella, la marchesa Giulia Attavanti, a fuggire da Castel Sant'Angelo e a nascondersi nella cappella di famiglia situata nella chiesa di Sant'Andrea della Valle a Roma, dove ella ha preparato per il fratello dei vestiti da donna da poter indossare come travestimento. Qui Angelotti si rivela al pittore Mario Cavaradossi, al quale racconta tutte le sue vicende nella speranza di ricevere un po' di aiuto, avendo scoperto le tendenze patriottiche e repubblicane di quest'ultimo, mentre il sacrestano e il suo servitore parlavano tra loro. Il dialogo tra i due viene bruscamente interrotto dall'arrivo di Tosca (Angelotti fa appena in tempo a nascondersi), una cantante estremamente devota alla religione, che annuncia al suo amato, Mario Cavaradossi, che per la sera sarà impegnata nei preparativi dei festeggiamenti a palazzo Farnese in occasione della sicura vittoria degli austriaci a Marengo. Subito dopo l'uscita della Tosca dalla chiesa, si odono i cannoni che annunciano la fuga di un detenuto da Castel Sant'Angelo: il secondino è stato tradito e denunciato, così che il fuggiasco viene cercato per ogni dove, lungo le strade di Roma. Cavaradossi fa preparare la sua carrozza per far fuggire Angelotti travestito da donna. Intanto nella chiesa piomba all'improvviso Scarpia che, dato l'ordine di perquisire ovunque, trova il ventaglio della marchesa Attavanti.