La zarzuela está ambientada en las Fiestas del Pilar de Zaragoza del mismo año 1898 y cuenta una historia de amor. Pilar es una joven vendedora prometida con un soldado llamado Jesús que retorna vencido de la Guerra de Cuba. Entre ambos se interpondrá un sargento enamorado de Pilar, pero la determinación de ambos en su compromiso matrimonial se sobrepondrá a las malas artes usadas por el sargento para lograr el amor de la joven. La trama consta de un solo acto divido en tres cuadros diferentes.
El primer cuadro se desarrolla unos días antes de las fiestas, en la plaza del mercado de Zaragoza, donde las mujeres de Zaragoza discuten y se amotinan demostrando una vez más su valor. El siguiente cuadro ya se desarrolla en plenas fiestas, el día 12 de octubre, a orillas del Ebro con la torre de la Seo y las cúpulas del Pilar de fondo. Es el momento en el que los veteranos de la Guerra de Cuba retornan a la ciudad.
Finalmente, el último cuadro nos traslada a la Plaza y la Basílica del Pilar donde se está celebrando la fiesta. A pesar de los intentos del Sargento por evitarlo, Pilar y Jesús finalmente se reencuentran en presencia de la Virgen mientras salen a la calle la tradicional comparsa de gigantes y cabezudos. El éxito de Gigantes y cabezudos fue enorme. Justo al año de su estreno, se habían dado 323 representaciones en Madrid, 1286 en provincias y 164 en México.