Les Misérables begint met een vrij lange proloog, die zich afspeelt in het jaar 1815 te Digne (Frankrijk).
Na negentien jaar dwangarbeid wegens het stelen van een brood en een ontsnappingspoging uit de gevangenis, wordt Jean Valjean (gevangene nummer 24601) door Javert voorwaardelijk vrijgelaten. Hij krijgt een gele vrijlatingsbrief, die hij steeds aan de autoriteiten moet tonen voor hij aan de slag kan als arbeider. Daardoor is het zo goed als onmogelijk werk te vinden. Om aan geld te komen steelt hij van de bisschop van Digne, die hem onderdak verleent, kostbaar zilverwerk. De politie komt hem op het spoor. Debisschop verklaart echter het zilverwerk aan hem te hebben geschonken. In ruil moet Jean Valjean aan de bisschop beloven het kostbaar zilverwerk te gebruiken om zijn leven te beteren. Omdat hij weet dat dit niet lukt met de gele brief, verscheurt hij deze en neemt hij een andere naam aan: vanaf nu heet hij Monsieur Madelaine.

De eerste acte brengt ons acht jaar later in het verhaal. Het is nu 1823 en Jean Valjean is fabrieksdirecteur en burgemeester van Montreuil-sur-Mer geworden. Eén van zijn fabrieksmeisjes, Fantine, wordt door de voorman lastig gevallen en ontslagen omdat hij te weten is gekomen dat ze een buitenechtelijk kind verbergt bij een herbergier. Zonder werk kan Fantine het onderhoudsgeld voor haar dochtertje Cosette niet betalen. Ze verkoopt haar loket, een stuk van haar blond haar, en tenslotte ook haar lichaam om aan geld te komen. Als ze weigert met een klant mee te gaan komt het tot een handgemeen. Fantine wordt door commisaris Javert gearresteerd. Valjean komt echter tussenbeiden en herkent Fantine. Hij laat haar naar het ziekenhuis brengen.
Even later ziet Javert hoe Valjean een man redt die onder een gekantelde wagen is terechtgekomen. Aan deze geweldige krachtinspanning herkent hij de gevangene van vroeger, op wie hij nog steeds jacht maakt. Javert is echter niet zeker en vertelt aan Valjean dat gevangene 24601 is opgepakt en voor de rechter zal moeten verschijnen. Beseffende dat hiermee een onschuldige in de gevangenis terechtkomt, ziet Valjean zich genoodzaakt zijn ware identiteit prijs te geven. In de rechtszaal toont hij zijn ontbloot bovenlijf waarophet nummer 24601 is te lezen. Hij kan echter ontkomen.

Valjean bezoekt vervolgens de stervende Fantine in het ziekenhuis en belooft dat hij haar dochter Cosette zal beschermen en opvoeden. Na haar dood arriveert Javert in het ziekenhuis. Hij luistert niet naar de smeekbede van Valjean om hem drie dagen tijd te geven Cosette in veiligheid te brengen. De sterke Valjean moet Javert neerslaan vooraleer hij kan ontkomen.
1823, Montfermeil. Valjean trekt naar de herbergier Thénardier en zijn vrouw, die beiden vijf jaar lang voor Cosette hebben gezorgd. In werkelijkheid werd ze misbruikt om allerlei vuile klusjes op te knappen en werd hun eigen dochter, Eponine, stiefmoederlijk behandeld. De herbergier en zijn vrouw zorgen overigens voor de enige humoristische noot in de musical. Valjean krijgt het kind niet mee en is verplicht Cosette van hen af te kopen. Ze vluchten samen naar Parijs.
1832. Negen jaar later staat Parijs aan de vooravond van een opstand. Generaal Lamarque, de enige man in het parlement die nog denkt aan de armen in de straat, staat op punt te worden ontslagen. Ook de Thénardiers hebben zich aangesloten bij de opstandelingen, en proberen als straatrovers Valjean en Cosette te overvallen. Dan herkennen ze plots Jean Valjean en beschuldigen ze hem hun dochter te hebben ontnomen. Het komt tot een handgemeen. Javert bemoeit zich met de zaak en komt zo Valjean weer op het spoor. Valjean ontsnapt met de hulp van Marius, een student, vooraleer hij kan worden ingerekend.
Intussen is Marius verliefd geworden op Cosette. Hij stuurt Eponine, de dochter van de Thénardiers, uit om haar te zoeken. Wat hij niet weet is dat zij een oogje op hem heeft.
Tijdens een politieke vergadering in een café verneemt een groepje idealistische studenten de dood van generaal Lamarque. Ze trekken de straat op. Aangevoerd door Enjolras bereiden de studenten zich op de strijd voor.
Intussen leidt Eponine tegen haar zin Marius naar Cosette. Per toeval voorkomt ze hiermee dat haar eigen vader het huis van Valjean binnendringt. Valjean, overtuigd dat het Javert was die rond het huis sloop, maakt plannen om zo snel mogelijk het land te verlaten.
In het begin van de tweede acte zien we hoe de studenten een barricade oprichten. Marius stuurt Eponine met een brief naar Cosette, maar die wordt onderschept door Valjean.
Intussen blijkt dat Javert zich heeft aangemeld om mee te strijden met de studenten. Hij geeft hen valse informatie, maar wordt door de straatjongen Gavroche ontmaskerd. Eponine keert terug naar de barricade maar wordt gewond en sterft in Marius' armen.
Valjean, die de brief van Marius heeft gelezen, komt ook aan bij de barrikade en besluit zich aan te sluiten bij de opstandelingen. Valjean komt in de gelegenheid Javert te doden, maar laat hem gaan.

De nacht op de barricade verstrijkt en bij de dageraad blijkt dat de munitie bijna op is. De kleine Gavroche verlaat de barrikade om munitie van dode soldaten te verzamelen en wordt zelf doodgeschoten. Een hevige strijd breekt los. Marius wordt gewond en alle studenten worden gedood.
De Thénardiers verdienen nu de kost als lijkenpikkers. Valjean daalt met de bewusteloze Marius af in de riolen van Parijs en ontsnapt op deze manier. Vermoeid valt hij in slaap naast het lichaam van Marius. Van deze gelegenheid maakt Thénardier gebruik om een ring en een ketting te stelen van Marius. Als hij ook Valjean wil bestelen, wordt deze plots wakker.
Javert komt terug naar de barricade, bemerkt dat iedereen dood is maar ziet dat het rioolrooster verschoven is. Hij beseft dat er maar één man sterk genoeg is om het loodzware deksel te verschuiven. Zijn prooi is hem weer ontkomen.
Als tenslotte Valjean, met Marius over de schouder, de riolen uitkomt en het daglicht bereikt, staat Javert reeds te wachten. Valjean vraagt om uitstel om Marius naar het ziekenhuis te kunnen brengen. Javert laat hem gaan en komt in een crisis, erkennend dat zijn principes van totale gerechtigheid door deze man van genade aan stukken zijn geslagen. Hij pleegt zelfmoord door in de Seine te springen.
Niet alleen de vrouwen van de overledenen rouwen, maar ook Marius, die verzwakt in het café zit en opmerkt dat al zijn vrienden er niet meer zijn. Marius herstelt dankzij de goede zorgen van Cosette, maar weet niet wie hem heeft gered van de barrikade. Ze beloven elkaar eeuwige trouw.
Valjean onthult aan Marius zijn verleden als dwangarbeider. Hij vertrouwt hem de zorg van Cosette toe en verdwijnt.
Op de bruiloft van Cosette en Marius hopen de Thénardiers Marius te kunnen chanteren met het verleden van zijn schoonvader Valjean. Ze vertellen dat ze hem met een lijk in de riolen hebben gezien, en tonen als bewijs een een ring afkomstig van het lijk. Marius herkent de ring als zijn eigendom en begrijpt nu wie hem van de barrikade gered heeft.
Cosette en Marius spoeden zich naar de schuilplaats van Valjean. Daar staan de geesten van Eponine en Fantine reeds klaar om hem mee te nemen naar het rijk der stervenden, want Valjean is oud en verzwakt.