Câu chuyện mở ra vào năm 1482 ở Paris cùng Clopin, một người du mục làm nghề diễn rối, kể cho nhóm trẻ con nghe về thằng gù trong nhà thờ Đức Bà: Một đêm tối nọ, bốn người dân du mục tìm cách vào trong Paris nhưng bị thẩm phán Claude Frollo chặn lại. Một người phụ nữ du mục trong nhóm đang mang một cái bọc đã chạy trốn khỏi Frollo, người nghĩ rằng bà đang mang theo đồ đạc ăn cắp. Đuổi theo người phụ nữ tới tận nhà thờ Đức Bà, Frollo giật cái bọc khỏi tay bà và đạp bà, khiến cho người phụ nữ đập đầu xuống bậc thang đá của nhà thờ. Frollo phát hiện ra rằng trong bọc là một đứa bé dị dạng và cũng định dìm chết luôn đứa bé, nhưng bị ông phó giám mục ngăn lại và nói rằng Frollo phải nuôi đứa bé để bù lại việc mình đã giết chết một người phụ nữ vô tội. Hắn đồng ý với điều kiện phải để đứa bé sống trong nhà thờ. Frollo đặt tên cho đứa bé là Quasimodo, nghĩa là “Quái dị”.
20 năm sau, Quasimodo trở thành người rung chuông trong nhà thờ Đức Bà. Frollo cấm anh không được ra khỏi nhà thờ vì sẽ bị người dân ngược đãi bởi vẻ bề ngoài xấu xí. Frollo cũng phải nói dối rằng mẹ của Quasimodo đã bỏ rơi anh và hắn đã đưa anh về nuôi. Tuy vậy, sau khi Frollo đi khỏi, Quasimodo đã ước có được một ngày ở thế giới bên ngoài. Những người bạn tượng máng xối của anh (Victor, Hugo và Laverne) đã thuyết phục anh đi tham dự Lễ hội Hề – lễ hội anh luôn muốn tham dự – vì ai cũng sẽ cải trang cả.
Frollo và viên đại úy mới, Phoebus tới dự lễ hội trong khi Quasimodo cố gắng để mình khỏi bị lộ. Khi bầu vua hề (Kẻ xấu nhất Paris sẽ trở thành vua hề), Esmeralda, người vừa biểu diễn trước đám đông, đã kéo Quasimodo lên sân khấu vì nghĩ khuôn mặt anh chỉ là mặt nạ. Khi phát hiện ra đó là mặt thật của anh, đám đông trở nên kinh ngạc và sợ hãi, nhưng Clopin đã trấn an họ và Quasimodo trở thành vua hề. Lần đầu tiên anh được hoan nghênh, nhưng đám lính gác của Frollo đã khiến đám đông trở mặt, trói anh xuống bàn quay bằng gỗ và ném vào anh đủ mọi thứ. Phoebus không đồng tình với sự nhẫn tâm như vậy, yêu cầu Frollo hạ lệnh dừng lại, nhưng hắn không nghe vì muốn để Quasimodo học một bài học cho sự không tuân lệnh. Nhưng dù sao, sau khi nhận ra những gì mình đã làm, Esmeralda đã cứu Quasimodo khỏi đám đông và buộc tội Frollo vì đã không cứu anh sớm hơn. Frollo ra lệnh bắt cô nhưng Esmeralda đã dùng mấy trò ảo thuật của mình để trốn thoát và Frollo buộc tội cô sử dụng yêu thuật. Sau khi Quasimodo trở về nhà thờ với sự bẽ bàng, Esmeralda cùng con dê của cô, Djali đã đi theo anh.
Nhận ra màn cải trang của Esmeralda khi lần đầu gặp cô trên đường, Phoebus đã đi theo cô. Cô đã nhận ra và tấn công lại anh, thậm chí còn dùng cả cây giá nến để đánh nhau với anh trước khi nhận ra rằng Phoebus tôn trọng sự linh thiêng của nhà thờ và không hề muốn bắt cô. Frollo xông vào lúc hai người đang nói chuyện và định bắt cô nhưng Phoebus đã cứu cô bằng cách nói rằng cô đã yêu cầu được bảo vệ trong nhà thờ và không thể làm gì cô. Ông phó giám mục yêu cầu Frollo và Phoebus rời khỏi nhà thờ. Frollo đe dọa Esmeralda rằng nếu cô rời khỏi nhà thờ là sẽ bị bắt rồi đi khỏi. Dù nghĩ rằng mình không xứng làm một tín đồ, Esmeralda đã cầu nguyện cho Chúa giúp cô và những người lang thang khác. Quasimodo nghe thấy giọng cô, đi xuống nhà thờ và bị cô phát hiện, đuổi theo lên gác chuông, rồi càng lúc anh càng thích cô và giúp cô thoát khỏi nhà thờ. Cảm kích vì tấm lòng của anh, cô đã đưa cho anh một sợi dây vải bện, dặn dò anh vài lời rồi đi khỏi. Với hình ảnh cô trong tâm trí, Quasimodo quay lại chiếc bàn gỗ nơi anh để mô hình thành phố và người dân Paris, chạm khắc mô hình Esmeralda. Trong khi đó, Frollo được tin báo Esmeralda đã trốn thoát, và hắn đã lộ rõ dã tâm của mình.
Ngày tiếp theo, Frollo đã điên cuồng tìm kiếm cô gái du mục, phá hoại và đốt cháy nhà cửa. Phoebus không đồng tình với những việc làm của hắn và khi được ra lệnh đốt một căn nhà, anh đã từ chối. Khi Frollo tự tay đốt nó, anh đã xông vào cứu cả gia đình bên trong. Frollo buộc tội phản bội cho anh, ra lệnh giết anh nhưng Esmeralda đứng gần đó đã gián tiếp giúp Phoebus chạy thoát nhưng bị trúng tên của những kẻ phía sau và rơi xuống sông. Esmeralda đã lặn xuống cứu anh. Ngay sau khi Quasimodo được những người bạn máng xối của mình thuyết phục rằng Esmeralda thích anh, Esmeralda đưa Phoebus tới, chữa thương cho anh. Quasimodo đứng ngay đó, và anh đã đau khổ khi Phoebus và Esmeralda công khai bày tỏ tình cảm với nhau.