Handlung:

Henri Charrière (Steve McQueen), ein franzöischer Tresorknacker, der den Spitznamen „Papillon“ trägt, weil er sich einen Schmetterling auf die Brust tätowieren ließ, wird 1932 in Paris wegen Mordes zu lebenslanger Haft bzw. Verbannung in Französisch-Guyana verurteilt.

Schon bevor das von Marseille ausgelaufene Schiff mit den Häftlingen die Sträflingsinseln vor der Küste Südamerikas erreicht, denkt Papillon über Fluchtmöglichkeiten nach. Um an Geld für ein Boot zu kommen, beschützt er seinen schmächtigen und kurzsichtigen Mithäftling Louis Dega (Dustin Hoffman) vor Übergriffen anderer Häftlinge. Dega, ein Fälscher, dem es gelungen ist, einen größeren Geldbetrag in einem Metallzylinder mitzunehmen, den er bei Kontrollen im After versteckt, sagt ihm dafür die Finanzierung der Flucht zu.

In Französisch-Guyana werden Papillon und Dega zu schweren Arbeiten im Dschungel eingeteilt. Nachdem Papillon seinen Partner gegen einen brutalen Aufseher verteidigt hat, läuft er davon, wird jedoch rasch wieder festgenommen und für zwei Jahre in einen Trakt gebracht, wo die Häftlinge durch strenge Einzelhaft und Kontaktsperre gebrochen werden.

Dega lässt seinem Freund ein Stück Kokosnuss in die Zelle schmuggeln, aber das wird entdeckt, und weil Papillon nicht bereit ist, den Namen des Initiators zu verraten, ordnet der Anstaltsleiter (William Smithers) an, ihn für ein halbes Jahr auf halbe Ration zu setzen und seine Zelle völlig abzudunkeln. Papillon überlebt, indem er Ungeziefer fängt und isst. Isolation, Durst und Hunger setzen Papillon so zu, dass er beinahe verrückt wird und überlegt, ob er Dega nicht doch verraten soll. Er tut es auch nach Ablauf des halben Jahres nicht, und der Anstaltsleiter verlängert deshalb die Strafmaßnahmen, nicht ohne Papillon vor dem Hungertod zu warnen.

Halb tot wird Papillon schließlich aus der Einzelhaft entlassen und in die Krankenstation gebracht.

Nachdem er sich erholt hat, bereitet er mit Clusiot (Woodrow Parfrey) und Maturette (Robert Deman) die Flucht mit einem Boot vor, das ihm ein korrupter Röntgenarzt zur Verfügung stellen will. Das Geld dafür bekommt Papillon von Dega, obwohl der Fälscher nicht vorhat, sich an der Flucht zu beteiligen, weil er hofft, dass seine Ehefrau und sein Rechtsanwalt in Paris alles daransetzen, das Gerichtsurteil gegen ihn zu revidieren.

Maturette, ein junger schwuler Mörder, lockt nachts einen Aufsichtsbeamten in den Schlafsaal und schlägt ihn nieder. Papillon, Clusiot und er nehmen dem Bewusstlosen die Schlüssel ab, überwältigen weitere Wachleute und schleichen sich davon. Während Dega einen Wärter ablenkt, klettern Papillon und Maturette unbemerkt über die Außenmauer. Clusiot wird von einem Wachposten erwischt. Nachdem Dega vergeblich versucht hat, Clusiot zu helfen, entschließt er sich aus Furcht vor der harten Strafe dazu, bei dem Fluchtversuch mitzumachen und lässt sich von Papillon und Maturette über die Mauer ziehen.

Der Röntgenarzt bringt sie zu dem versteckten Boot und verschwindet mit dem Geld. Erst beim Besteigen des Kahns merkt Papillon, dass sie betrogen wurden: Die Planken sind fast vermodert. Ein Wilderer erzählt den drei Ausbrechern, der Röntgenarzt habe das Boot schon mehrmals verkauft und zeigt ihnen die Leichen von zwei ehemaligen Sträflingen, die – offenbar auf einen Tipp des Arztes hin – bei dem Boot auf sie gewartet hatten, um sich eine Prämie für ihre Ergreifung zu verdienen. Der Wilderer erschoss sie jedoch.

Auf seinen Rat hin bauen Papillon, Dega und Maturette ein Floß und lassen sich damit zu einer Leprakolonie treiben. Deren Führer, der Schmuggler Toussaint (Anthony Zerbe), schenkt den Ausbrechern ein Segelboot und gibt ihnen Geld mit.

Als die drei Flüchtigen irgendwo an Land gehen, laufen sie Polizisten in die Arme, die gerade einen Häftling abführen. In dem Tumult entkommen nur Papillon und der Häftling. Papillon wird schließlich von Indianern aufgenommen, die hier als Perlenfischer leben. Der Häuptling (Victor Jory) lässt sich von Papillon einen Schmetterling auf die Brust tätowieren, und die junge Perlenfischerin Zoraima (Ratna Assan) verliebt sich in ihn.

Nach einiger Zeit verlässt Papillon die Indianer und schlägt sich nach Kolumbien durch. In einem Kloster sucht er Zuflucht und übergibt der Äbtissin (Barbara Morrison) eine Handvoll Perlen als Pfand. Dennoch verständigt sie die Polizei, lässt ihn verhaften und behält die Perlen.

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Kolumbien liefert Papillon an Frankreich aus. Nach fünf Jahren Isolationshaft wird er auf die Île du Diable (Teufelsinsel) gebracht. Auf dieser winzigen Insel lebt ein Dutzend Sträflinge. Sie haben sich kleine Häuser gebaut und dürfen sich frei bewegen. Einer von ihnen ist Dega. Er hält Schweine und züchtet in seinem Garten Gemüse.

Unüberwindliche Klippen und Haie haben bisher noch jeden Sträfling davon abgehalten, einen Fluchtversuch zu wagen. Aber Papillon beobachtet die Strömung und denkt sich etwas aus. Dega hilft ihm bei den Vorbereitungen, obwohl er sich mit dem Leben auf der Teufelsinsel arrangiert hat, zumal er weiß, dass seine Frau inzwischen mit seinem Rechtsanwalt verheiratet ist. Im Herbst 1944 begleitet er Papillon zu den Klippen. Papillon wirft einen mit Kokosnüssen gefüllten Jutesack in die Brandung und springt nach. Zwei Tage muss er auf dem Minifloß ausharren, bis die Strömung ihn ans Festland getrieben hat.