La obra se abre en una quinta de Valencia del Po, en Lombardía, donde la condesa Lucrecia vive retirada entre jardines y libros españoles, especialmente los de Lope de Vega y, sobre todo, su Arcadia. Fascinada por ese universo pastoril, rechaza a los muchos nobles italianos que la pretenden porque encuentra en todos alguna imperfección, y declara que solo se casará con un hombre enteramente perfecto, como el Anfriso idealizado de la ficción pastoril. Su tío Hortensio y otros allegados ven con preocupación esa resistencia al matrimonio y su creciente ensimismamiento libresco. Al mismo tiempo se descubre que uno de sus servidores rurales, que se hace llamar Tirso y trabaja como jardinero, es en realidad don Felipe de Centellas, caballero valenciano y soldado español. Don Felipe había conocido antes a Lucrecia en un ambiente cortesano, había sido correspondido por ella y, al separarse, regresó disfrazado de labrador para poder permanecer cerca de la condesa mientras esperaba una ocasión segura para formalizar su relación, dada la presión de los otros pretendientes y la diferencia entre su condición fingida y la realidad de su nobleza.
Lucrecia y don Felipe mantienen en secreto una relación amorosa que ambos interpretan deliberadamente con nombres y claves tomadas de la Arcadia: ella se imagina Belisarda y lo considera su Anfriso. Sin embargo, la tensión crece cuando la dama Alejandra sospecha que el supuesto jardinero no es un verdadero villano, y Lucrecia lo sorprende en una escena ambigua que despierta en ella celos violentos. Ofendido por la rapidez con que la condesa cree en la infidelidad y por verla dar la mano a otro caballero, don Felipe abandona la quinta y vuelve a Milán. Esa ausencia provoca en Lucrecia una crisis extrema: absorbida por la lectura pastoril y herida por los celos y el abandono, empieza a hablar y actuar como si fuese realmente Belisarda, transformando el Po en Erimanto y rebautizando a cuantos la rodean con nombres pastoriles. Su familia y sus pretendientes consideran que ha perdido el juicio; se queman libros y se buscan médicos, pero nadie logra reducirla, porque solo se calma cuando se sigue su fantasía en vez de contrariarla.
Al saber en Milán la locura de Lucrecia, don Felipe regresa decidido a curarla y se introduce de nuevo en la quinta, ahora bajo la protección cómica de su criado Pinzón, que se hace pasar por el doctor Alaejos. Este falso médico receta remedios disparatados, pero propone una estrategia eficaz: que todos participen en una Arcadia fingida, adopten nombres pastoriles, organicen juegos, canciones y apariencias, y conduzcan así a Lucrecia poco a poco hacia la realidad. Mientras tanto, la intriga se complica por los celos de Alejandra y de los otros pretendientes, que sospechan del engaño. En el acto final, en medio de fiestas pastoriles, justas de ingenio y nuevas confusiones, Lucrecia finge ya su locura con conciencia estratégica para proteger su amor hasta que pueda resolverse públicamente. La llegada de noticias y cartas de autoridad militar, especialmente de don Jerónimo Pimentel, confirma la verdadera identidad y calidad de don Felipe. Entonces se deshace la ficción: Lucrecia declara estar cuerda, reconoce a don Felipe como su amado y esposo, y se anuncian sus bodas verdaderas. Paralelamente, Alejandra acepta al conde que la pretende, y la comedia concluye con la restauración del orden amoroso y social, después de haber mostrado cómo la imaginación literaria, los celos y el disfraz pueden trastornar y también conducir a la felicidad.