'intrigue se déroule à Paris en 1482. Les deux premiers livres du roman suivent Pierre Gringoire, poète sans le sou. Gringoire est l'auteur d'un mystère qui doit être représenté le 6 janvier 1482 au Palais de justice en l'honneur d'une ambassade flamande. Malheureusement, l'attention de la foule est vite distraite, d'abord par le mendiant Clopin Trouillefou, puis par les ambassadeurs eux-mêmes, et enfin par l'organisation improvisée d'une élection du Pape des fous à l'occasion de la Fête des Fous qui a lieu ce jour-là. Le sonneur de cloches de Notre-Dame, Quasimodo, est élu Pape des Fous en raison de sa laideur. Le mystère finit par s'arrêter, faute de public. Gringoire, à cette occasion, entend parler d'Esmeralda, une danseuse bohémienne qui passe pour égyptienne. L'ayant aperçue, il la suit dans les rues de Paris à la tombée de la nuit. Esmeralda manque être kidnappée par Quasimodo, lequel agit pour le compte d'un mystérieux homme vêtu de noir (qui n'est autre que l'archidiacre de Notre-Dame, Claude Frollo), mais elle est sauvée par l'intervention d'un capitaine de la garde, Phœbus de Châteaupers. Un peu plus tard, Gringoire recroise la route d'Esmeralda et continue à la suivre, mais il se retrouve sans le vouloir au cœur de la Cour des miracles, le quartier hanté par les pires truands de la capitale. Il manque y être pendu, et doit la vie à l'intervention d'Esmeralda qui le prend pour mari, mais seulement pour le sauver.

La Cour des miracles, illustration de Gustave Doré pour le roman.
Le livre III évoque Notre-Dame de Paris, son histoire et ses restaurations mal pensées, puis donne une vision d'ensemble de la ville de Paris telle qu'elle apparaissait à un spectateur médiéval regardant la capitale du haut des tours de la cathédrale. Le livre IV, au cours d'une analepse, revient sur la naissance de Quasimodo, sur la jeunesse de Claude Frollo et sur les conditions dans lesquelles l'archidiacre a adopté le bossu. Frollo, dont la vie est entièrement consacrée à