故事发生在十五世纪的巴黎。克洛德·弗罗洛是巴黎圣母院的副主教，年纪约三十五六岁，知识渊博，爱科学，爱宗教，非常严肃，他声望极高但却不得民心。由于父母在一场瘟疫中丧生，当他还是神学院学生的时候，就担起了抚养幼弟的责任。他对弟弟充满爱心，但弟弟却没长成他所希望的样子。为给弟弟积累善行，他收养了一个相貌极端丑陋的弃儿，起名卡西莫多，后来让卡西莫多做了巴黎圣母院的敲钟人，宏亮的钟声将独目的驼背丑八怪变成了聋子。
　　爱斯梅拉达自幼与母亲分离，跟着埃及女人们到处流浪，护身符中的小红鞋是她与母亲相认的惟一凭证。她所寄身的流浪群体被称为埃及人、茨冈^或吉卜赛人，又因这些女人经常为人看相而被称作女巫。十六岁的少女爱斯梅拉达美丽、善良、纯洁，她训练了一只可爱而聪明的小山羊拉利，在巴黎街头，她和她的小山羊拉利敲手鼓、跳舞、表演节目，所到之处，赢得人们的一致喜爱。
　　巴黎圣母院的副主教克洛德一方面要求主教颁布命令禁止这个吉卜赛少女到圣母院的广场上跳舞和敲手鼓，另一方面又禁不住美丽的诱惑，偷偷观看少女表演，常常怀着邪恶的念头悄悄跟踪爱斯梅拉达，甚至命令养子兼仆人卡西莫多和自己一起去劫持爱斯梅拉达。但当国王近卫弓手队队长听到呼救声前来抓捕罪犯的时候，克洛德悄悄地溜走了，留下卡西莫多接受法律的严惩。忠诚的卡西莫多代人受过，因为耳聋遭受同样耳聋却极力掩饰的司法官的加重判决。独目、驼背、耳聋的丑八怪站在刑柱上，受尽屈辱，口渴难耐，但是没有人帮助他，没有人可怜他，而让他代为受过的克洛德——绑架少女的元凶，却害怕自己的名誉受损而远远地避开了。当丑八怪口渴到绝望的时候，美丽的少女以德报怨，给他送上了甘甜的水，卡西莫多感动得流下了眼泪。
　　爱斯梅拉达爱上了把自己从暴徒手中救出的弓手队队长弗比斯，但弓手队队长却在和贵族小姐谈婚论嫁。贵族小姐们要求弗比斯将少女叫上来表演节目，却发现少女对她们的感情构成了威胁，因此对她嘲笑凌辱，而可爱的小山羊拉利在众目睽睽之下竟将字母排列起来，组成了“弗比斯”的字样，暴露了少女心中的秘密。爱斯梅拉达痴爱弗比斯，弗比斯却只贪恋少女美RN的身体。弗比斯甜言蜜语，爱斯梅拉达答应和他幽会。幽灵一般的克洛德获悉了——切事情，并骗取了弗比斯的信任，藏进弗比斯与情人幽会的房间的幽暗角落。眼看着自己心中的禁脔被弗比斯紧紧拥抱，克洛德嫉妒得要发狂，失去理智的他抽出匕首刺进了弗比斯的身体，然后像幽灵一样飞速逃走，可怜的爱斯梅拉达成了替罪羔羊。
　　人人喜爱的爱斯梅拉达一夜之间成了罪人，成了众人眼中的巫女，聪明的小山羊拉利的表演在人们的眼里成了她是巫女的明证，少女因刺伤弓手队队长弗比斯而被判处绞刑。即使不说出真相，副主教也是有能力去救出少女的，于是，副主教来到囚室，恳求少女接受自己炽热的感情，以此作为救出少女的条件。少女认出他是凶手，同时拒绝了他的要求。行刑前，克洛德再次恳求，仍告失败，危机时刻丑陋的敲钟人将美貌的少女救进圣母院避难。卫队要冲进去抓人，却被拦在了外面，教徒们说：“人世间的一切法律到教堂的门槛为止。”
　　卡西莫多将美貌少女安置在高高的钟楼上，时刻保护着她，同时又不让她感受到自己的存在，因为他怕自己的丑陋惊吓了她。副主教半夜摸进钟楼想要对爱斯梅拉达施暴，但被睡在门外石块上的卡西莫多制止。此时，卡西莫多对爱斯梅拉达早已不是单纯的感激，他痴爱少女，将她奉为心中的女神，对女神关怀备至，甚至忍着心中的伤痛去苦苦等候伤愈后准备和贵族小姐成婚的弗比斯，希望弗比斯到爱斯梅拉达身边让少女展颜一笑。
　　阴险的副主教施诡计怂恿爱戴少女的流浪民众到圣母院去救回少女，暗夜中不明真相的卡西莫多以为是敌人要来抓捕少女，为保卫心中的女神，他竭尽全力投入战斗，他砸死、烫死、摔死了无数的人，受伤者不计其数。副主教的弟弟也在战斗中丧生。大获全胜之后卡莫西多去看望心中的女神，这时才发现少女已经被副主教带走了。
　　半路上副主教苦苦哀求少女跟着自己，甚至以死亡来威胁少女，但是仍然遭到拒绝。自己得不到的，任何人也休想得到，抱着这样的险恶心理，副主教把少女交给深深痛恨吉卜赛少女的隐居婆居迪尔手里，然后自己去找警官来抓人。
　　隐居婆居迪尔年轻时生活放荡，生下一个美丽的女婴后决心好好做人，但是女婴却被流浪的茨冈女人用一个丑陋的小男孩掉包换走了。从此居迪尔痛恨流浪的茨冈女人，而且更加痛恨跳舞女郎。爱斯梅拉达恳求隐居婆放过自己，在对话时两人终于发现对方正是自己要找的亲人。警官来了，隐居婆想掩护女儿蒙混过关；但是镇压完群众暴乱就要离开的弓手队长弗比斯的声音引出了刚刚度过危险的少女的高声呼救。结果母亲为保护女儿而死。纯洁、善良的少女随后也被绞死。
　　卡西莫多看到少女死了，明白是自己的养父、主人、自己深深敬爱的副主教克洛德·弗罗洛害死了她，于是愤怒的卡西莫多将道貌岸然的副主教从高高的钟楼上推下。
　　卡西莫多来到存放爱斯梅拉达尸体的墓窖，怀抱着心中的女神长眠不起……