Jean Valjean vient d’être libéré du bagne où il était emprisonné pour avoir volé du pain ; sa peine avait été allongée en raison de ses nombreuses tentatives d’évasion. Il cherche à se loger mais toutes les portes se ferment, exceptée celle de Monseigneur Myriel qui tente de le convaincre de redevenir honnête. Pourtant, malgré ce discours, Jean Valjean commet un nouveau larcin : il vole une pièce à un petit ramoneur, Petit Gervais. Pris de remords, il décide de s’échapper et de changer de nom : il devient M. Madeleine. Grâce au commerce, il s’enrichit dans la petite ville de Montreuil-sur-Mer où exerce l’inspecteur Javert, qui pense reconnaître l’ancien forçat qu’il cherche désespérément depuis des années.

Dans la même ville vient s’installer la jeune Fantine : elle a dû quitter Paris car, enceinte, elle s’est retrouvée délaissée par le père de l’enfant. Afin de pouvoir travailler et assurer l’éducation de sa fille Cosette, Fantine décide de la confier à un couple d’aubergistes, les Thénardier. Ces derniers ne cessent de réclamer de l’argent à la pauvre malheureuse, alors qu’ils laissent la jeune Cosette dans un état lamentable, à leur service, et devant subir de nombreuses brimades. Les Thénardier n’hésitent pas non plus à dénoncer la véritable situation de Fantine : à cette époque, être une mère célibataire est très mal perçu. Celle-ci se retrouve donc sans travail et se prostitue pour tenter de rembourser ses dettes aux bourreaux de sa fille. Arrêtée par Javert, c’est M. Madeleine qui la protège et, alors qu’elle est sur le point de mourir, il lui promet de prendre soin de Cosette.

Cependant, Javert pousse M. Madeleine à révéler sa véritable identité et Jean Valjean se retrouve de nouveau emprisonné. Il réussit à s’évader et court délivrer la petite Cosette des griffes des Thénardier. Il l’amène à Paris et ils se réfugient ensemble dans un couvent. Quelque temps plus tard, Jean Valjean est devenu Fauchelevent ; il travaille au couvent où Cosette, sa fille adoptive, reçoit une éducation et grandit paisiblement.

Lors d’une promenade dans les jardins du Luxembourg, Cosette rencontre Marius, un jeune étudiant sans le sou : dès le premier regard, les deux jeunes gens tombent amoureux. Marius fréquente un groupe, l’ABC, qui se bat pour que le peuple obtienne plus de liberté et qu’il soit moins « abaissé ». Il rencontre d’autres étudiants dont le truculent Enjolras ainsi que le jeune Gavroche, un enfant des rues, un « joyeux va-nu-pieds » (qui se révélera être le fils des Thénardier). Les voisins de Marius sont les Thénardier, qui se font alors appelés Jondrette. Le couple perfide cherche à tendre un piège à Jean Valjean mais Marius, ayant surpris une conversation, appelle la police et sauve celui qu’il prend pour le père de sa bien-aimée. C’est l’inspecteur Javert qui arrête le couple sans scrupules.

Quelque temps plus tard éclate la révolte du peuple parisien, déclenchée par la mort du Général Lamarque (juin 1832). Le peuple, et les amis de l’ABC notamment, dressent des barricades où se retrouve l’ensemble des personnages du roman. Les soldats n’hésitent pas à ouvrir le feu, même sur le jeune Gavroche qui les brave en tentant de ramasser des munitions. Le jeune Marius échappe de peu à la mort : c’est Jean Valjean qui le sauve alors que Javert renonce à l’arrêter. L’ancien forçat fuit les tirs des soldats en passant par les égouts avec Marius évanoui sur son dos ; il devra son salut à Thénardier qui lui ouvre la seule issue accessible. Suite à un quiproquo, Marius ne découvrira que plus tard l’identité de son véritable sauveur. À la fin de l’histoire, Jean Valjean meurt, entouré de ses « enfants », Marius et Cosette qui se sont finalement mariés.