De acteurs en de crew van de film reizen per bus naar de Israëlische woestijn om het lijdensverhaal van Christus na te spelen. Ze zetten hun rekwisieten in elkaar en kleden zich om. Eén van de groep, Ted Neeley, is omringd door de anderen. Hij trekt een wit gewaad aan en ontpopt zich als Jezus (“Ouverture”).
Het verhaal begint met Judas, die zich zorgen maakt over Jezus’ populariteit; Hij wordt bejubeld als de Zoon van God, maar Judas vindt dat Hij te veel vertrouwen heeft in zijn eigen boodschap. Judas vreest de gevolgen van hun groeiende beweging (“Heaven on Their Minds”). De andere discipelen vragen Jezus tevergeefs om informatie over zijn toekomstplannen (“What’s the Buzz?”). Judas arriveert en verklaart vervolgens dat Jezus zich niet moet inlaten met mensen als Maria Magdalena (die er historisch van beschuldigd wordt een prostituee te zijn); dit tempert de stemming (“Strange Thing Mystifying”). Boos zegt Jezus tegen Judas dat hij Maria met rust moet laten, omdat zijn eigen lei niet schoon is. Jezus beschuldigt vervolgens alle apostelen ervan zich niet om Hem te bekommeren. Die nacht in de Tempel is Kajafas bezorgd dat het volk Jezus tot koning zal kronen, wat de Romeinen zullen opvatten als een opstand. Annas probeert zijn vrees weg te nemen, maar uiteindelijk ziet hij het punt van Kajafas in. Annas stelt voor de raad bijeen te roepen en Kajafas’ angsten aan hen uit te leggen. Kajafas stemt toe (“Then We Are Decided”). Als Jezus en de apostelen zich installeren voor de nacht, zalft Maria hem met een dure zalf. Judas zegt dat zulk geld aan de armen moet worden gegeven, in plaats van het zo te verkwisten. Jezus berispt hem opnieuw… en legt uit dat de armen er altijd zullen zijn, maar Hijzelf niet (“Everything’s Alright”).
De volgende dag in de tempel van Jeruzalem bespreekt de raad van priesters hun angsten voor Jezus. Kajafas vertelt hen dat er maar één oplossing is: net als Johannes de Doper moet Jezus ter dood gebracht worden ter wille van het volk (“Deze Jezus moet sterven”). Als Jezus en zijn volgelingen blij in Jeruzalem aankomen, beveelt Kajafas Hem om de menigte uiteen te drijven uit angst voor een oproer. Jezus antwoordt dat zo’n gebaar zinloos zou zijn en gaat in plaats daarvan verder met het begroeten van de menigte (“Hosanna”). Later spreken Simon de Zeloot en een horde mede-Zeloten hun bewondering voor Jezus uit (“Simon Zeloten”). Hoewel Jezus dit aanvankelijk waardeert, wordt Hij ongerust wanneer Simon voorstelt de menigte te sturen in de richting van een opstand tegen hun Romeinse bezetters. Jezus wijst dit voorstel droevig af en zegt dat zij zijn ware doel niet begrijpen (“Arm Jeruzalem”).
Pontius Pilatus, de Romeinse gouverneur van Judea, onthult dat hij gedroomd heeft over een man uit Galilea (Jezus) en dat hij de schuld zal krijgen voor de dood van deze man (“Droom van Pilatus”). Jezus en zijn volgelingen komen aan bij de tempel, die is overgenomen door geldwisselaars en prostituees (“De Tempel”). De woedende priesters kijken op de achtergrond toe hoe, tot Judas’ afgrijzen, een woedende Jezus de kraampjes vernielt en de verkopers dwingt te vertrekken (“My Temple Should Be…”). Als Jezus alleen buiten de stad ronddwaalt, wordt hij omringd door melaatsen die Hem om hulp vragen. Jezus geneest zo veel mogelijk van hen, maar wordt overweldigd door hun enorme aantal; uiteindelijk geeft Hij het op en schreeuwt naar hen dat ze Hem met rust moeten laten. Die nacht troost Maria Jezus als Hij gaat slapen (“Everything’s Alright “). Maria houdt van Jezus, maar is verward omdat Hij zo anders is dan alle andere mannen die ze heeft ontmoet (“I Don’t Know How to Love Him”). Judas gaat naar de priesters en uit zijn zorgen, samen met zijn zorgen over de gevolgen van het verraden van Jezus (“Damned for All Time”). De priesters maken gebruik van Judas’ twijfels en bieden hem geld aan om hen naar Jezus te leiden. Judas weigert aanvankelijk, maar Kajafas en Annas halen hem over door erop te wijzen dat hij het geld kan gebruiken om de armen te helpen. Judas onthult dat Jezus op donderdagavond in de Hof van Gethsemane zal zijn (“Bloedgeld”).
Tijdens het Laatste Avondmaal (dat zich overdag in een buitentuin afspeelt) onthult Jezus dat hij weet dat Petrus Hem zal verloochenen… en dat Judas Hem zal verraden. Er ontstaat een bittere ruzie tussen Jezus en Judas, waarin Judas Jezus verwijt dat Hij (zogenaamd) de hoop en idealen heeft vernietigd die Hij hen zelf had gegeven. Judas dreigt Jezus’ ambitie te ruïneren, door daar te blijven zonder Hem te helpen de Glorie te bereiken. Jezus zegt hem te vertrekken — erop wijzend dat “Ze op je wachten!” — wat hij uiteindelijk ook doet (“Het Laatste Avondmaal”). Terwijl de apostelen in slaap vallen, gaat Jezus dieper in Gethsemane om te bidden over Zijn naderende dood; met tegenzin stemt Hij toe om door te gaan met God’s plan (“Gethsemane/Ik wil alleen maar zeggen”). Jezus wacht op Judas, die inderdaad arriveert… vergezeld door bewakers. Hij verraadt Jezus met een kus. De discipelen bieden aan om met de wachters te vechten, maar op aandringen van Jezus trekken ze zich terug. Jezus wordt naar Kajafas’ huis gebracht, schuldig bevonden aan godslastering, en naar Pilatus gestuurd (“De Arrestatie”). Petrus wordt er ondertussen van beschuldigd één van Jezus’ volgelingen te zijn; angstig ontkent hij Jezus drie keer (“Petrus’ Ontkenning”). Jezus wordt naar de residentie van Pilatus gebracht; de gouverneur drijft de spot met Hem, niet wetende dat Jezus de man uit zijn droom is. Omdat hij niet met joden omgaat, stuurt Pilatus Jezus naar koning Herodes (“Pilatus en Christus”). De flamboyante Herodes is opgewonden om Jezus eindelijk te ontmoeten, want dit is een kans om de hype die de ronde doet te bevestigen. Herodes dringt er bij Jezus op aan verschillende wonderen te verrichten; wanneer Hij dat niet doet, doet Herodes Hem af als een onschuldige bedrieger. Hij laat de bewakers Jezus terugbrengen naar Pilatus (“King Herod’s Song/Try It And See”).
Mary en de apostelen herinneren zich hoe het allemaal begon, en wensten dat hun situatie niet zo uit de hand was gelopen (“Could We Start Again Please?”). Jezus wordt in een cel gegooid; daar wordt Hij gezien door Judas, die nu spijt heeft van zijn aandeel in de arrestatie. Judas gooit zijn geld op de grond en scheldt de priesters uit, voordat hij de woestijn in vlucht. Overmand door verdriet en spijt over het verraden van Jezus, geeft Judas God de schuld van zijn ellende door hem de rol van verrader te geven. Terwijl Judas zich ophangt (“Judas’ dood”), wordt Jezus teruggebracht naar Pilatus, die Hem gaat ondervragen; Herodes is ook aanwezig, maar neemt niet de moeite om te getuigen, gezien zijn minachting voor Jezus. Kajafas getuigt in naam van Herodes. Hoewel hij denkt dat Jezus misleid is, beseft Pilatus dat Hij geen echte misdaad heeft begaan. Hij laat Jezus geselen; Herodes is aanvankelijk opgetogen, maar komt vervolgens in opstand en wordt uiteindelijk doodsbang. Pilatus’ verbijsterde onverschilligheid verandert in een razernij van verwarring en woede… vooral over de irrationele bloeddorst van de menigte, maar ook over Jezus’ onverklaarbare berusting en weigering om Zichzelf te verdedigen. Pilatus realiseert zich dat hij geen andere keuze heeft dan Jezus te laten terechtstellen, anders zal de massa gewelddadig worden (“Trial Before Pilate; the Thirty-Nine Lashes”). Een woedende Pilatus spreekt het doodvonnis uit, zoals de priesters hadden geëist. Pilatus maakt dan een grote show van het in onschuld wassen van Jezus’ lot. Jezus’ verschijning verandert, de hemel gaat open en een in wit jumpsuit geklede Judas daalt neer op een zilveren kruis. Judas klaagt dat Jezus vandaag, in de jaren zeventig, als de Messias had moeten terugkeren; dan zou Hij populairder zijn geweest en zou Zijn boodschap gemakkelijker te verspreiden zijn geweest. Judas vraagt zich ook af wat Jezus vindt van de profeten van andere religies… en, uiteindelijk, of Jezus denkt dat Hij is wie ze zeggen dat Hij is, mogelijkerwijs de Zoon van God (“Superstar”). De vragen van Judas blijven onbeantwoord. Jezus wordt ter dood gestuurd (“The Crucifixion”) te midden van onheilspellende, atonale muziek; Hij zegt enkele van zijn laatste woorden voor hij sterft.
Als de film eindigt, stappen de artiesten (nu zonder kostuum) in hun bus. Alleen Barry Dennen, Yvonne Elliman en Carl Anderson – die respectievelijk Pilatus, Maria Magdalena en Judas hadden gespeeld – merken op dat collega Ted Neeley, die Jezus had gespeeld, lijkt te ontbreken. Anderson grijpt de achteringang van de bus net als hij start en rijdt weg. In een afsluitend shot, vergelijkbaar met dat van Ben Hur, steekt een herder met zijn kudde de heuvel over onder het nu lege kruis (“John Nineteen Forty-One”).