เรื่องเริ่มขึ้นในกรุงปารีส วันที่ 6 มกราคม ค.ศ. 1482 อันเป็นวันสมโภชพระคริสต์แสดงองค์และเป็นวันเทศกาลจำอวด ในวันนั้น กาซีโมโด คนตีระฆังวิหารน็อทร์-ดาม ซึ่งมีรูปกายอันพิกลพิการและหลังค่อม ได้ปรากฏกายต่อสาธารณชน เพราะเขาได้รับรางวัลเป็นมงกุฎสำหรับ "ราชาแห่งคนเขลา" (Pope of Fools)

ในวันเดียวกันนั้น นางแอสเมรัลดา หญิงนักร้องระบำชาวยิปซีผู้มีรูปโฉมงดงามเช่นเดียวกับจิตใจของนาง ได้ครองหัวใจของชายทั้งหลาย รวมถึง ร้อยเอกเฟบุส เดอ ชาโตแป และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง กาซีโมโด กับบาทหลวงโกล็ด ฟร็อลโล ผู้เป็นอัครพันธบริกร (Archdeacon) แห่งวิหารน็อทร์-ดาม และเป็นบิดาบุญธรรมของกาซีโมโด

บาทหลวงฟร็อลโลยอมละเมิดศาสนวินัยพื่อความใคร่ทางกามารมณ์ของตน เขาสั่งให้กาซีโมโดลักตัวนางแอสเมรัลดามา ซึ่งกาซีโมโดยินยอมทำ เพราะเขาก็หลงรักนางอยู่เช่นกัน แต่กาซีโมโดถูกร้อยเอกเฟบุสและกองทหารจับตัวแล้วช่วยนางแอสเมรัลดาไว้ได้เสียก่อน ศาลพิพากษาให้ทวนกาซีโมโด แล้วนาบด้วยเหล็กร้อน ฝูงชนพากันมาชมดูการลงโทษกาซีโมโด และร้องร่ำเย้ยหยันแสดงความเหยียดหยามและสาแก่ใจ บาทหลวงฟร็อลโลปฏิเสธที่จะช่วยเหลือกาซีโมโดเมื่อเขาร้องเรียก ฝ่ายนางแอสเมรัลดา เมื่อเห็นว่ากาซีโมโดอยากน้ำ จึงฝ่าผู้คนเข้าไป แล้วส่งน้ำให้เขาดื่ม นี้ยิ่งทำให้กาซีโมโดรักนางมากขึ้น แต่นางแอสเมรัลดากลับรู้สึกกระอักกระอ่วนใจเมื่อเห็นความอัปลักษณ์ของกาซีโมโด

นางแอสเมรัลดาหลงรักร้อยเอกเฟบุสผู้ช่วยเหลือนางไว้เป็นอันมาก ร้อยเอกเฟบุสปดนางว่าเขาก็รักนาง แต่อันที่จริงเขามีคู่หมั้นอยู่แล้ว ทั้งคู่จุมพิตกัน และขณะจะสมสู่กันนั้น บาทหลวงฟร็อลโลเห็นเข้าและคับแค้นใจเป็นอันมาก จึงลอบแทงร้อยเอกเฟบุสข้างหลัง นางแอสเมรัลดาตกใจจนสลบไป ฟื้นขึ้นก็พบว่าตนตกเป็นแพะรับบาปแทน และถูกศาลพิพากษาให้ประหารชีวิตด้วยการแขวนคอ ขณะที่นางกำลังถูกพาตัวไปยังตะแลงแกงหน้าวิหารน็อทร์-ดามนั้น กาซีโมโดโหนสายระฆังวิหารลงมา แล้วชิงตัวนางเข้าไปในวิหารที่ซึ่งทุกชีวิตได้รับอภัยทานตามกฎหมาย และบาทหลวงฟร็อลโลรับปากจะให้นางอาศัยร่มพระศาสนาเป็นกำบังคุ้มภัยได้

ขณะเดียวกัน โกลแป็ง ทรูยีโฟ หัวหน้าชาวยิปซีซึ่งรวมกลุ่มกันเป็นอั้งยี่และเรียกซ่องของตนว่า "วังปาฏิหาริย์" (Court of Miracles) ทราบเรื่องนางแอสเมรัลดาถูกจับ ก็ระดมชาวยิปซีเข้าล้อมวิหารเพื่อช่วยเหลือนาง เวลานั้น ชาวปารีสพากันหาว่านางแอสเมรัลดาเป็นแม่มดบันดาลให้เมืองปั่นป่วน และเจ้าพนักงานกราบบังคมทูลพระเจ้าหลุยส์ที่ 11 ให้ทรงทราบถึงเหตุจลาจลในกรุงปารีส พระองค์ทรงเข้าพระทัยว่า ผู้คนมาชุมนุมเพื่อจะตามล่าสังหารแม่มด รัฐสภาจึงตราพระราชบัญญัติให้นางแอสเมรัลดาพ้นจากอภัยทานตามกฎหมาย และพระเจ้าหลุยส์ที่ 11 ทรงบัญชาให้กองทัพเข้าควบคุมสถานการณ์ แล้วประหารเหล่าผู้ก่อจลาจล ซึ่งรวมถึง "นางแม่มดแอสเมรัลดา" เสียให้สิ้น

ขณะเมื่อชาวยิปซีเข้าล้อมวิหารนั้น กาซีโมโดเข้าใจว่าคนเหล่านั้นเข้ามาเพื่อจะทำร้ายนางแอสเมรัลดา จึงเข้าประจัญเพื่อปกป้องนาง กองทัพมาถึงในเวลานั้น และสังหารชาวยิปซีจนสิ้น รวมถึงโกลแป็งด้วย ในระหว่างนั้นเอง บาทหลวงฟร็อลโลให้นางแอสเมรัลดาตัดสินใจว่า จะยอมเป็นของเขาหรือไม่ นางปฏิเสธโดยไม่รีรอ เขาจึงส่งตัวนางให้แก่เจ้าพนักงาน โดยกล่าวว่า ถ้าเขาไม่ได้นาง ใครก็อย่าได้นางอีก และเห็นว่าเป็นการทำลายนางมารที่ล่อลวงให้เขาหลงใหลมัวเมา เขายืนอยู่บนหอระฆังชมดูการแขวนคอนางแอสเมรัลดาที่จัตุรัสเบื้องล่าง และระเบิดเสียงหัวเราะอย่างบ้าคลั่งราวกับปิศาจขณะที่นางกำลังดิ้นตายในห่วงเชือก กาซีโมโดจึงผลักบาทหลวงฟร็อลโลผู้เลี้ยงตนมาจนเติบใหญ่ตกลงจากหอระฆัง บาทหลวงฟร็อลโลร่วงลงห้อยกับตัวปนาลีคาอยู่กลางอากาศ แต่เขาอ่อนแรงเกินกว่าจะยื้อยุดสิ่งใดไว้ได้ เขาคาอยู่อย่างนั้นชั่วระยะหนึ่ง ก่อนหล่นลงกระแทกกับหลังคาอาคารบ้านเรือนลดหลั่นกันไปรอบ ๆ วิหาร แล้วกระทบกับบาทวีถีกลางใจเมืองถึงแก่ความตาย

จากนั้น กาซีโมโดมุ่งตรงไปยังตะแลงแกงมงโฟกง (Gibbet of Montfaucon) โดยผ่านสำนักนางชีเทวธิดา (Filles-Dieu) ซึ่งเป็นคำเรียกหญิงคนชั่วที่ดัดสันดานแล้ว (reformed prostitute) และยังผ่านเรือนจำแซ็ง-ลาซาร์ (Prison Saint-Lazare) ซึ่งเป็นนิคมโรคเรื้อน (leper colony) ครั้นถึงตะแลงแกง เขาเปิดหลุมศพของนางแอสเมรัลดา แล้วนอนลงข้างเคียงกับศพนางเพื่อสมรสกับนาง กาซีโมโดกอดศพเจ้าสาวเขาไว้ และที่สุดก็ขาดใจตายเพราะความหิว

สองปีต่อมา ชาวปารีสช่วยกันตามหาศพนักโทษประหารรายหนึ่งซึ่งพระเจ้าหลุยส์ที่ 11 พระราชทานพระราชานุญาตให้ประกอบพิธีศพอย่างสมเกียรติได้ พวกเขามาถึงตะแลงแกงมงโฟกง และค้นพบโครงกระดูกสองโครง โครงหนึ่งเป็นหญิง มีรอยหักที่คออันเนื่องมาจากถูกเชือกรัด และอีกโครงหนึ่ง มีลักษณะช่วงหลังงุ้มงอผิดปรกติ โครงกระดูกที่สองนี้กอดรัดโครงแรกเอาไว้โดยแน่น เมื่อชาวเมืองพยายามแยกทั้งสองจากกัน โครงกระดูกที่สองก็แตกสลายเป็นผงธุลีไป