卡西莫多是个弃婴，被人在复活节后的第一个星期日，即卡西莫多日，在圣母院门口发现。由于他的相貌难看、面目狰狞，许多人围观却没有人愿意收养他。克洛德·弗洛罗看到了这一幕，他想起了他一直依赖的可怜弟弟，于是他抱起婴儿带回家里。弗洛罗决心抚养卡西莫多长大，并给他起名叫做卡西莫多。他让卡西莫多留在圣母院做敲钟人。
卡西莫多一直生活在命运的悲惨中。他天生独眼、驼背、跛足，14岁时钟声震碎了他的耳膜，让他变成了聋子。他原本的唯一窗口也被永久关闭了，这一关闭也割断了他唯一的欢乐之光。卡西莫多开始变得乖戾、疯狂。他充满了对周围人的歧视、嘲讽和讥笑的仇恨，只有他的养父弗洛罗没有成为他的敌人。
但是，弗洛罗实际上是蛇蝎心肠，虚伪、奸诈、好色。在“愚人节”那天，克洛德发现了吉卜赛艺人的表演，被那个名叫埃斯梅拉达的吉卜赛姑娘迷住了。他疯狂地想要得到她，于是他让卡西莫多带埃斯梅拉达回来。卡西莫多服从了他的命令，打算绑架她。
格兰瓜尔在街上看到吉卜赛艺人表演时也被她的美貌吸引，不知不觉地跟着她进了小巷里。在这个时候，他撞上了带着埃斯梅拉达的卡西莫多。卡西莫多用力将格兰瓜尔打昏，并抱起女孩准备回去交给克罗德。菲比斯闻声赶来，救出了埃斯梅拉达，并逮捕了卡西莫多。然而，埃斯梅拉达被菲比斯的外表所欺骗，他是个无情无义、浅薄、轻浮的人。
流浪诗人格兰瓜尔在恍恍惚惚中进入了乞丐王国——“奇迹王朝”。那里住满了被社会歧视的无赖汉和乞丐们。乞丐们决定用同样的方式报复他并决定吊死他。如果没有某个女人嫁给他，他将无法生存。埃斯梅拉达因同情他而自愿嫁给他，使他摆脱了绝境。
在这一连串的故事中，卡西莫多因为绑架被惩罚，成为牺牲品。在审判之后，他被绑在广场中央，受到了鞭笞的惩罚。他在疼痛和口渴的状态下大声呼喊着要喝水，但周围的人对他并没有丝毫的同情，反而一直讥笑他，还用石块、罐子等物品攻击他。他的养父弗洛罗路过时也直接走开了。然而，埃斯梅拉达却在这时出现了，她不像其他人一样责怪和嘲笑他，反而取来水给他喝。卡西莫多感动不已，他的外貌虽然丑陋，但内心却是纯洁和高尚的，他深深地爱上了埃斯梅拉达。
同时，埃斯梅拉达也因见到菲比斯而一见钟情，她与他约会，但克罗德却悄悄跟踪他们，并在约会时刺伤了菲比斯，使埃斯梅拉达因*人罪被逮捕。她对罪行一开始并不承认，但在受到“穿铁靴”的酷刑后，她最终承认了罪行，并被判了绞刑。在这个黑暗的时刻，克罗德却来到监狱中，向埃斯梅拉达表达了自己的爱意，希望用这种方式逼迫她爱上自己。然而，埃斯梅拉达拒绝了他的求婚。
埃斯梅拉达的死期到了。第二天，当她被押向刑场时，看到曾经对自己表露爱意的菲比斯一脸冷漠地与另一个女子并肩而立，她心中猛然一沉，几乎要摔倒。幸好钟楼怪人卡西莫多挺身而出，解救了她，并在圣母院内为她提供庇护。而她的仇敌克罗德则继续耐心等待机会，准备再度侵犯她。
法庭派兵逐一搜索，企图抓拿埃斯梅拉达。怜悯者和乞丐们赶来营救，然而国王路易十一却下令乱刀砍向所有平民，并镇压了任何可能的暴动行为。在混乱之中，埃斯梅拉达被陌生人带走并送到绞刑架前，面临最后的选择。军队赶到现场时，隐修女惊喜地发现这个姑娘正是她失散多年的女儿。不幸的是，母亲死于保护自己的女儿，而姑娘也无法逃避命运的残酷。
在这一系列事件中，卡西莫多一直在寻找埃斯梅拉达的下落。他想起克罗德曾企图侵害埃斯梅拉达，于是他去找他并亲眼目睹了绞刑架上的场面。他原本对克罗德充满崇敬和感激，但是当他了解到真相后，他发泄了自己的怒火并推下了他。事后，人们在死刑犯的地穴发现两具骨骸，一具是女子的，另一具骨骼歪斜，以奇特的姿态抱着女尸骨。
