Roman historique, dans le style du modèle romantique introduit par Walter Scott avec « Quentin Durward », l'archer écossais de la garde de Louis XI. Dans « Notre-Dame de Paris » également, le monarque français apparaît dans la dernière année de son règne (1482). Dans le cadre géographique de la cathédrale Notre-Dame, et de la ville de Paris en général, l'action du roman tourne autour de « la Esmeralda », une belle gitane dont quatre rivaux tombent amoureux : Claude Frollo, archidiacre de la cathédrale, passionné d'alchimie ; Quasimodo, sonneur de cloches de Notre-Dame, monstrueusement laid mais au grand cœur ; Febo de Châteaupers, capitaine des archers de la garde royale, fiancé à Fleur-de-Lys, beau en apparence mais aux sentiments superficiels pour Esmeralda ; et Pierre Gringoire, poète assoiffé de pain et de gloire.
À la suite d'un malentendu, Esmeralda est accusée de meurtre et de sorcellerie ; elle est jugée par un tribunal civil et ecclésiastique : au cours de ce procès, la religion chrétienne est présentée comme une superstition irrationnelle et inhumaine. L'Église et les prêtres sont souvent décrits en termes négatifs, comme des hypocrites, sans montrer d'images qui équilibrent les jugements, véhiculant une idée péjorative du célibat et de la virginité des prêtres. Dans un chapitre, une scène plutôt sensuelle est racontée en détail.