小说的故事发生在15世纪的巴黎。“愚人节”的狂欢拉开了故事的序幕。在巴黎的格雷弗广场上，一个卖艺的少女爱斯梅哈达正以精彩的表演吸引着无数的观众。巴黎圣母院的副主教克洛德被少女动人的美貌所吸引，欲占爱斯梅哈达为己有。当晚，他指使其义子圣母院的敲钟人加西莫多趁黑夜在街头劫持她，恰被巡夜的侍卫长法比发现，捉住敲钟人，把爱斯梅哈达救走。后来敲钟人被带到广场，当众受鞭笞，是爱斯梅哈达不计前嫌，给了他水喝。冬去春来，克洛德一直没有放弃对爱斯梅哈达的迫害。一天晚上，他得知法比将和爱斯梅哈达幽会，便尾随其后，用匕首刺伤法比，并嫁祸于爱斯梅哈达。少女因此被判死刑。行刑之日，加西莫多奇迹般地把爱斯梅哈达救进“圣地”。巴黎的乞丐、流浪人为救出少女却遭到了法国当局的血腥镇压。在混乱之际，克洛德再次将少女劫走，带到绞刑架下，要少女做出生死的抉择。爱斯梅哈达宁死不屈，克洛德便把少女交给了追捕的官兵，眼看着爱斯梅哈达被送上绞刑架。失去少女的加西莫多在愤怒中把克洛德推下顶楼，活活摔死。随后他也悄然而去。
小说通过对15世纪巴黎社会风貌的描绘和众多人物形象的刻画，把矛头直指封建君主及其国家机器。雨果艺术性地重现了路易十一的形象，使作品的主题更富于历史的具体性。雨果尊重历史的真实，给了他应有的地位，同时也突出地描绘了这个最高封建统治者的残暴本质，如他立绞架、造牢笼、置刑具，对臣民进行残酷镇压。小说中对封建国家机器的揭发非常深入。如第六卷对加西莫多的审判，本质就是一幕揭露封建法庭的滑稽剧。小说通过爱斯梅哈达的屈打成招，更是突出了司法制度的腐朽。雨果对这些封建暴行愤慨异常，痛斥法官为“黑猫”，录事为“野猪”，王家律师为“鳄鱼”，把法庭对无辜者的审判称为“法官们吃人肉”。
小说从资产阶级民主主义思想出发，怀着深深的同情，赞赏地描绘了下层社会和被压迫者善良美好的心灵。作品描写了以克罗班为首的“奇迹王朝”。这一“王朝”充满友爱，是尊重和保护吉卜赛人的美和善的代表。“国王”克罗班关心、爱护自己的伙伴，把流浪人的骄傲——吉卜赛女子爱斯梅哈达当成掌上明珠。为了救她，他组织了全体百姓向圣母院发起进攻，并鼓舞士气、身先士卒、奋勇当先。也正是在这场斗争中，他为了营救自己的姐妹英勇牺牲了。此外，这里一切一视同仁，照章执法，公正廉明。例如对于越境者甘果瓦的处理，惩罚方式表面上看起来吓人，实则非常人性化。
作者从自己的美学观出发，按照其“对照”原则，塑造了众多人物。有外美内丑的，有外丑内美的，有非丑非美的，也有内外和谐一致通体全美的。通过这些人物的描写，有力地深化了作品主题，表达了作者强烈的爱憎情感。
爱斯梅哈达是个纯洁、善良、仁慈的美好形象。她是流浪人中的一颗“明珠”，她不畏皇权、蔑视宗教，酷爱自由，敢于冲破“禁地”、“教规”，随心所欲地靠卖艺养活自己。她心地善良，具有正义感，富于同情心，毅然决然地救出误入乞丐国中的青年诗人甘果瓦，不计前嫌给受刑时干渴难忍的加西莫多送水喝。她纯洁天真，白璧无瑕，**威不屈。她把爱情看得很神圣，认为“那是两人合二为一”，“是一个男人和一个女人合成一个天使，那就是‘天堂’”，因此，她丝毫不怀疑纨绔子弟法比的“爱情”，至死不渝。对克洛德的**威，做出坚决的反抗，宁死不屈，最后无辜地被送上绞架。
爱斯梅哈达的形象感人至深，她的死是对封建专制扼杀个性解放的血泪控诉，是对封建宗教绞杀“真、善、美”的强烈谴责。她虽死犹生，激励着人们为争取美好的未来，去与黑暗、残暴、落后、反动做坚决斗争。
