Либреттист А. Г. Прейс (1905–1942) и руководивший его работой композитор существенно переосмыслили сюжет повести. Почти ничего не меняя в поступках Катерины Львовны (было убрано лишь убийство Феди Лямина), они изменили их мотивы. Главная героиня предстала не только как порождение, но и как жертва домостроевского уклада купеческого быта. Ее протест против бесправия и издевательств, утверждение человеческого достоинства приняли уродливые, жестокие формы той среды, в которой она сложилась. Внутренние мотивы ее поведения выступают не только из словесного текста, но в первую очередь из музыки. Катерина Измайлова — единственный персонаж оперы, способный чувствовать по-человечески, знающий сильные душевные порывы, стремящийся вырваться из тупого, звериного захолустного быта.
Композитор назвал свою оперу «трагической сатирой». В отличие от бытовой повести Лескова, здесь сильно развито гротескное начало, особенно в обрисовке общества, окружающего главных героев. Священник — циник и солдафон, гости на свадьбе, развращенная дворня, звероподобные полицейские больше напоминают персонажей Гоголя и Щедрина, нежели Лескова. Сцена же в полицейском участке прямо заимствована у Салтыкова-Щедрина. В некоторых эпизодах (например, прощание Катерины с отъезжающим мужем) чувствуется влияние «Грозы» Островского.
Опера писалась в 1930–1932 гг. Первое представление состоялось 22 января 1934 г. на сцене ленинградского Малого оперного театра под названием «Леди Макбет Мценского уезда», а два дня спустя опера была показана в Москве, в Музыкальном театре имени Немировича-Данченко под названием «Катерина Измайлова». Через два года она была подвергнута жесткой критике в редакционной статье газеты «Правда» «Сумбур вместо музыки» и, несмотря на мировое признание на несколько десятилетий исчезла из репертуаров советских театров. Чтобы вернуть на сцену дорогое ему произведение, Шостакович единственный раз поступился своим принципом никогда ничего не переделывать и в 1956 г. сделал новую редакцию, внеся некоторые исправления в словесный текст и написав два симфонических антракта (в том числе знаменитую пассакалью). Но и в этом виде опера далеко не сразу была разрешена к постановке.
Премьера новой редакции под названием «Катерина Измайлова» состоялась 26 декабря 1962 г. в Музыкальном театре имени Станиславского и Немировича-Данченко в Москве.
Беспросветная скука царит в доме именитого купца Зиновия Борисовича Измайлова. Его молодая жена Катерина Львовна изнизывает от безделья и одиночества. А тут еще свекор Борис Тимофеевич донимает попреками. Подозрительный старик уверен, что Катерина только и думает, как бы сбежать с каким-нибудь молодцом. Работник Измайловых сообщает, что на далекой мельнице прорвало плотину. Зиновий Борисович собирается в дорогу. После окрика старого купца дворня поднимает притворный плач. Старик требует, чтобы сын взял с Катерины клятву на иконе, что останется верна. Когда все расходятся, кухарка Аксинья рассказывает барыне о новом работнике Сергее, которого с прежнего места прогнали за то, что с самой хозяйкой спутался.
Воспользовавшись отсутствием хозяина, дворня Измайловых и Сергей потешаются над Аксиньей, посадив ее в пустую бочку. Увидев это, Катерина вступается за кухарку, грозит показать свою женскую силу, поколотить зачинщика Сергея. Сергей развязно предлагает барыне побороться. В разгар борьбы появляется Борис Тимофеевич. Он гонит всех работу, а Катерине грозит, что все расскажет мужу.
День прошел. Катерина в спальне вновь томится от скуки — слова не с кем сказать. Так и пройдет жизнь в четырех стенах, за пудовыми запорами, без любви, без счастья. В дверь стучится Сергей; ему тоже скучно. Для начала он просит книжку, но книг в доме нет. Тогда опытный соблазнитель с притворным участием говорит о печальной женской доле, намекает, что неплохо бы молодой женщине дружка завести. Катерина просит его уйти, но Сергей, внезапно осмелев, обнимает ее.
По двору с фонарем бродит Борис Тимофеевич. Старику не спится: ему мерещатся воры, вспоминается, как в молодости ходил он под окнами чужих жен, иногда и в окна залезал. Завидев свет у Катерины Львовны, он решил было тряхнуть стариной, забраться к снохе, но вдруг услышал, как она прощается с Сергеем, увидел, как тот вылезает из окна и спускается по трубе. Схватив его за шиворот, Борис Тимофеевич сзывает людей и тут же избивает Сергея плетью. Утомившись, он велит запереть его в погреб и требует грибков. Катерина подсыпает в грибки отравны и подает свекру. Когда тог падает, она отбирает у него ключи и отпирает потреб. Приказники, идущие на работу, видят умирающего хозяина и зовут Священника. Катерина объясняет, что старик ночью грибков поел, а многие, их поевши, умирают. Священник охотно соглашается с ней.