A Princesa da Babilônia narra a história amorosa de Formosante, filha do rei Belus da Babilônia, e de Amazan, pastor de uma terra imaginária situada às margens do Ganges. Outra principal protagonista é uma fênix, maravilhosa ave, de plumagem belíssima: o corpo é dourado e o pescoço ostenta todas as cores do arco-íris. O bico é cor-de-rosa e os pés, uma mescla de prata e púrpura. Tal como na lenda, é uma ave mágica, que renasce das próprias cinzas.
Três reis disputam a mão de Formosante, filha do rei Belus da Babilônia. Em meio ao cerimonial da disputa surge inesperadamente um jovem desconhecido. Aparece montado em um unicórnio e traz consigo a coisa mais rara do universo: a fênix mágica de singular plumagem. Seu nome é Amazan, herói belo e forte, modelo de homem perfeito, moral e fisicamente. Assemelha-se a um semideus. Seu trato cortês e sua inteligência logo se mostram nos versos em língua caldaica que ele oferece a Formosante e nos atos que realiza perante os olhos admirados da assembléia.
Uma circunstância imprevista promove a separação dos amantes. Um equívoco faz Amazan crer que a princesa lhe foi desleal. Transtornado, ele sai a correr o mundo. Será preciso que ambos vivam aventuras extraordinárias, um e outro, em peregrinações a países distantes antes que possam entregar-se ambos ao amor a que estão predestinados.
Pode-se reconhecer os elementos fantásticos, o exotismo e a exuberância originários d`As Mil e uma noites nesta pequena obra de Voltaire. É certo que dão à narrativa um caráter extraordinário e maravilhoso. Mas nessa fábula, ambientada num Oriente fantástico e irreal, sobressai também uma evidente intenção alegórica. A peregrinação do herói pela Ásia e Europa é um recurso que serve a seu autor para destilar pela boca dos personagens ou do narrador ironias picantes e críticas acerbas contra o fanatismo e intolerância religiosas, a estupidez e superstição cultivada pelo clero, por seus governantes e suas leis equívocas. Ao mesmo tempo faz o elogio daqueles países onde a justiça, a igualdade e a tolerância reinam.