Madama Butterfly discende, dal punto di vista letterario, dall'eroina di un celebre romanzo di Pierre Loti "Madame Chrysanthème" (1887) la cui apparizione inaugurò nella letteratura occidentale la moda dei temi giapponesi, come per esempio i romanzi dell'inglese Lafcadio Hearn e di altri scrittori.Il tema più interessante del romanzo di Loti è l'urto fra Oriente e Occidente, l'incompatibilità di civiltà differenti e, implicitamente, la superiorità della razza bianca sulle altre. Loti fu probabilmente il primo scrittore a parlare del Giappone, il paese dei fiori di ciliegio, dei crisantemi, dei samurai e delle geishe, dopo averlo visitato di persona. Il suo romanzo infatti è ampiamente autobiografico. Loti (1850-1923), già capitano della marina francese, era stato in Estremo Oriente non molto tempo dopo che il Giappone, isolato per molti secoli dagli influssi occidentali, aprì poco per volta i suoi porti a navi straniere iniziando così il suo processo di occidentalizzazione.
Giacosa e Illica, i librettisti di Puccini, presero a prestito un buon numero di tratti del romanzo di Loti, ma basarono la trama effettiva dell'opera su un racconto di una rivista americana intitolato "Madam Butterfly" di John Luther Long e su un suo adattamento teatrale di David Belasco.Long, un avvocato di Filadelfia, non era mai stato in Giappone. Aveva però una sorella, Mrs. Irwin Corell, moglie di un missionario americano a Nagasaki, la quale conosceva il Giappone per esperienza di prima mano, e fu lei a raccontare a Long la triste storia di una geisha che aveva "sposato" un inglese e gli aveva dato un bambino dopo che l'uomo l'aveva abbandonata. L'autenticità di questa storia fu confermata a Puccini dalla moglie dell'ambasciatore giapponese in Italia. La vera geisha non si suicidò; sembra sia poi ritornata al suo vecchio "mestiere".
Una puntata di "Tutti all'Opera" è stata prodotta per raccontare la versione andata in scena al Teatro Petruzzelli di Bari.