Olympia, Greece
发明家斯帕朗扎尼（Spalanzani，男高音）一边等候着聚会的客人一边欣赏自己的新发明，机械娃娃奥林匹亚（Olympia，女高音）。霍夫曼是第一个到达的客人，当时客厅的灯光昏暗，他看到有一名美丽的女子安静地独坐在转角沙发椅中，那个瞬间爱情的火焰突然在他的心里点燃。尼克劳斯温和地指出奥林匹亚只是一个木偶，但霍夫曼根本不信。这时，疯狂的科学家克皮库特刘斯来了，他卖给霍夫曼一副有魔力的眼镜，带上这副眼镜，霍夫曼眼中的奥林匹亚就更像人类了。斯帕朗扎尼跟克皮库特刘斯争论着奥林匹亚的所属权，后者声称他拥有奥林匹亚的眼睛，最后克皮库特刘斯同意以500个达克特（ducat，过去流通于欧洲各国的钱币）的价钱将自己的权利卖给斯帕朗扎尼，并嘲笑着建议将奥林匹亚嫁给霍夫曼。不久，客人陆续到来，奥林匹亚的一曲咏叹调将众人迷惑，斯帕朗扎尼用竖琴为她伴奏，陷于爱情的霍夫曼一点也没有听出其中发条转动的声音。当所有人离开去晚餐的时候，霍夫曼留在客厅里，他向奥林匹亚表白自己内心中为她而激荡的感情，在他的眼中奥林匹亚如一位可爱的羞涩的小姐。相信奥林匹亚同样也爱他的霍夫曼轻轻地吻她的嘴唇，奥林匹亚机械地转动着离开房间。同时，拿着一张拒付的支票的克皮库特刘斯气急败坏地回来要找斯帕朗扎尼算账，他躲在客厅里等候机会。晚餐结束，人们回到客厅里跳起了华尔兹，霍夫曼邀请奥林匹亚共舞，谁知奥林匹亚越跳越快无法停止，直到两人一同狼狈的摔倒。克皮库特刘斯跳出来将奥林匹亚拆成一个个零件，斯帕朗扎尼与他相互咒骂。摔破了眼镜的霍夫曼惊讶地瞪着成为碎片的奥林匹亚，周围的人们都嘲笑他愚蠢地爱上了木偶。