巴.黎城沉浸雙重節日——主顯節和“愚人節”的歡愉氣氛中。兩天前，弗蘭德使團奉命前來為締結法.國王太子和佛蘭德瑪格麗特公主的婚約。為此，波旁紅衣主教為了討好國王，決定于這一天的正午時分在司法宮為他們表演圣跡劇《圣.母.瑪.利亞的正確裁決》。一大早，司法宮大堂里就簇擁了很多人。原定的中午時分已到，但弗蘭德使團仍未到場，觀眾急不可耐要求提前開演，這正合劇作者格蘭古瓦的心意。

但是剛朗誦完開場詩，乞丐克洛班.特魯一傅和紅衣主教的出現就打亂了節奏，弗蘭德使團不久也姍姍來遲。格蘭古瓦堅持繼續表演，但門官的通報聲一次次讓演出變得支離破碎。最后，弗蘭德使團中的襪商雅克.科坡諾勒怒干脆提議停止演出，推舉丑大王。經過層層選拔，圣.母院的敲鐘人卡西魔多勝利當選，并被戴上冠冕、穿上長袍抬著游街炫耀，大部分觀眾隨之而去。

在格雷弗廣場上，以街頭賣藝為生的吉卜賽少女愛斯梅拉達的精彩表演吸引了成群觀眾。她以動人的美貌和婀娜的舞姿博得了人們嘆為觀止的贊賞和陣陣熱烈的掌聲。在密集的人群中，唯有一位中年人，即巴.黎.圣母院的副主教孚羅洛，陰沉的臉龐傳達出不祥的咒罵，使得少女感到不寒而栗。

此時，丑大王的隊伍也來到了河灘廣場。卡西魔多有生以來，自尊心第一次得到滿足，他那陰沉而不幸的臉孔也容光煥發了。不料，主教代理突然沖上去，奪去他那丑大王的標志——那根包著金紙的木棍。一聲驚叫之后，他跳下擔架，撲通一聲跪到地下，隨即跟著主.教代理鉆進又黑又窄的小街里。

孚羅洛自幼深受教會的熏陶，懷著虔誠的宗.教信仰和如饑似渴的求知欲，早在年輕時就已成為教.會的領袖和博學多識的學者。他常蟄居斗室，專研煉金術，生活清苦，回避一切世俗的歡愉與享受，總是以一副令人生畏的冷漠神情示人。16年前，出于憐憫，他收養了一個被人遺棄在圣母院門前的畸形兒，取名伽西莫多。這個奇丑無比的孩子從那時起便飽嘗屈辱和蔑視。他將副主教視為唯一的親人，對他感恩戴德，無條件順從。伽西莫多長大后，成為了圣.母院的敲鐘人。

有一天，孚羅洛發現廣場上翩翩起舞的愛斯梅拉達，立即被她無雙的姿色所征服。身上潛伏的欲望如同多年沉睡的野獸突然蘇醒，使他徹底失去了自我控制。他明確地認識到，這無法抗拒的欲望將把他引向可怕的深淵。他千方百計地試圖忘卻她，但全然無濟于事。他感到只有兩條路可選，要么不惜一切地占有她，要么將她推向死地，以求得自己靈魂的寧靜。

在“愚人節”那個夜晚，孚羅洛指使伽西莫多攔截并搶劫愛斯梅拉達，少女竭力抵抗，高聲呼救。弓箭隊隊長弗比斯及其士兵聞聲而至，捉住敲鐘人，解救了愛斯梅拉達。接著，她來到巴.黎流浪人和乞丐們的聚集地——“奇跡王朝”，碰巧遇到乞丐王克羅班正要將誤入“奇跡王朝”的窮詩人甘果瓦送上絞架。為了保全甘果瓦的性命，善良的少女同意與他結為夫妻，將他帶回家中，供以食宿，卻堅決不讓他靠近。

第二天，經過聾子法官和聾子被告伽西莫多之間一場答非所問的“審訊”后，敲鐘人被帶到廣場上當眾受鞭笞。孚羅洛路過廣場，目睹這一場景，卻聽之任之。一個多小時過去，伽西莫多渴望喝水，高聲呼喊，卻只得到圍觀者嘲弄和咒罵。這時，手提水罐的愛斯梅拉達擠開人群，登上刑臺，將水送到伽西莫多嘴邊。可憐的敲鐘人生平第一次流下眼淚。

冬去春來，孚羅洛始終未放棄對愛斯梅拉達的迫害。他向法庭指控少女是會施魔術的女巫。而愛斯梅拉達卻一直念念不忘那位年輕英勇的軍官弗比斯。一天，孚羅洛無意中得知這對青年男女當晚將在一家小旅店幽會，于是喬裝外表，尾隨弗比斯而來，潛藏在隔壁的暗室中。輕佻放蕩的弗比斯逢場作戲，而愛斯梅拉達則表露真情。孚羅洛妒火中燒，獸性大發，用隨身攜帶的匕首刺傷弗比斯，然后跳窗逃離。

宗教法庭掀起軒然大波，一口咬定是女巫愛斯梅拉達驅使黑衣魔鬼殺害了軍官。愛斯梅拉達被逼供認，法庭判處她絞刑，次日執行。當夜，孚羅洛來到監獄，跪在少女面前坦白了自己的所作所為，表露內心的巨大痛苦，并建議帶她一同逃走。然而，愛斯梅拉達對孚羅洛的建議憤怒地切齒痛罵，將其推出門外。

第二天，在圣母院教堂前執行死刑的時刻，孚羅洛來到郊外，猶如發狂般亂跑亂闖。然而，他并不知道此時此刻，伽西莫多已獨自劫持了法場。劊子手們驚魂未定，伽西莫多已將愛斯梅拉達帶進了圣母院——一個不受法律管轄的避難地。從此，伽西莫多成了愛斯梅拉達忠實的朋友，恭順的仆人。他對她懷有無限的感激之情和純真的愛慕，寧愿為她冒險，防備一切對她不利的人，甚至對試圖強占少女的副主教也展現了堅決的反抗。他找到傷愈的弗比斯，請求他去見見愛斯梅拉達。然而，那位背信棄義的軍官卻不屑一聽，策馬揚長而去。

不久后，宗.教.法庭威脅要捉拿在教堂圣地的女巫，不顧避難權。得知消息的巴.黎流浪人和乞丐們在克羅班的領導下，于當天夜里前來攻打巴.黎圣母院，營救她們的姐妹。不明真相的伽西莫多獨自奮戰，全力阻止乞丐們進入教堂。在混戰中，黑衣遮面的孚羅洛讓甘果瓦出面勸說，悄悄地引領愛斯梅拉達從后門渡河逃離。

躲在巴士.底城堡中的國王路易十一本以為平民暴亂的矛頭指向巴.黎的法.院執事，既泰然處之，又私底下慶幸。探子再次報告，國王這才得知真正的暴亂目標。他立即下令鎮壓。流浪人和乞丐在腹背受敵的情況下，圣.母院門前尸橫遍地，血流成河。

孚羅洛將愛斯梅拉達帶到格雷弗廣場上的絞架前，強迫她在他和絞架之間做出選擇。少女毫不屈服于他那獸欲的侵犯，寧死不肯妥協。孚羅洛急切憤怒，將她暫時托付給隱居在廣場旁的女隱士，然后親自去找官兵。這位女隱士因16年前自己的美麗女兒被吉卜賽人用一個畸形兒替代而心懷深仇，對所有吉卜賽流浪人都抱有強烈的怨恨，因此她時常對前來賣藝的愛斯梅拉達咒罵。然而，她突然發現手中抓住即將被處死的少女竟然是她曾經朝思暮想的孩子，激動的相逢變成了痛苦的告別。

主教代理一氣之下把她拖到香花歌樂女的老鼠洞，沒想到一個護身符和一只小鞋，讓失散16年的母女相認。隱修女用石頭砸開鐵窗，把女兒拉進去。女兒告訴母親，是一個埃及女人把她養大，并說小香囊能幫她找到母親。母女倆沉浸在重逢的無盡喜悅之中。不一會兒，刑警趕過來了，帶隊的是浮比斯。隱修士特里斯唐百般逼問，隱修女步步為營。眼看從隱修女口中什么也掏不出來，特里斯唐準備放棄，此時浮比斯對他說要歸隊。小姑娘聽見浮比斯的聲音后，尖叫一聲“浮比斯！救我呀！我的浮比斯！”母親的全部努力付諸東流，

母親拼命想救女兒，卻被劊子手一腳踢開，頭部碰到石頭身亡。

孚羅洛回到教堂頂樓。當他親眼見到絞索套在愛斯梅拉達的脖子上時，發出一陣猙獰的狂笑。絕望的伽西莫多怒不可遏，一怒之下將他從高高的頂樓上推了下去。第二天，敲鐘人便神秘失蹤。

兩年后，人們在蒙孚貢墳窟里發現了兩具奇異地緊密相連的尸骨。一具明顯是畸形的男子，緊緊擁抱著另一具女尸。當人們試圖將他們分開時，尸骨卻奇跡般地化為塵土。