1815, Toulon/Digne: Po 19 latach życia w kajdanach ("Look Down"), Jean Valjean (Jackman) - więzień nr 24601 - zostaje zwolniony przez Javerta (Crowe), strażnika nadzorującego pracę skazanych. W czasie podróży z Toulon do Digne ("Freedom Is Mine") i ciągłej walki o przetrwanie, Valjean odkrywa, że napotkani ludzi traktują go jak wyrzutka społeczeństwa. Jedynie biskup Digne, Myriel (COLM WILKINSON, który w Londynie i na Broadwayu wcielał się w rolę Valjeana) ma dla niego ludzkie uczucia. Jednak Valjean, zgorzkniały na skutek lat udręki, odpłaca mu za jego dobroć kradnąc z kościoła srebrne świeczniki. Kiedy zostaje złapany, okazuje się, że biskup nie oskarża go o kradzież i ratuje mu skórę. To właśnie wtedy Valjean podejmuje decyzję o rozpoczęciu nowego życia ("What Have I Done?").
1823, Montreuil-sur-Mer: Minęło osiem lat - Valjean wykorzystuje pieniądze pochodzące ze sprzedaży kościelnych sreber i rodzi się na nowo jako Monsieur Madeleine - szanowany burmistrz i właściciel fabryki. Jedna z jego robotnic, Fantine (Hathaway), jest matką nieślubnego dziecka o imieniu Cosette, którego opiekunom musi przesyłać każdy grosz, który zarobi. Kiedy pozostałe robotnice odkrywają jej tajemnicę, a ona odrzuca zaloty brygadzisty ("At the End of the Day"), Fantine zostaje wyrzucona z pracy. Valjean nie robi nic, żeby jej pomóc.
Javert, teraz inspektor policji, pojawia się w fabryce, aby spotkać się z Madeleine. Ich rozmowa zostaje przerwana przez wypadek na ulicy i obaj wybiegają na zewnątrz. Zaskoczony Javert przygląda się jak Valjean podnosi wóz, który przygniótł woźnicę Faucheleventa (STEPHEN TATE - przez kilka lat grał na londyńskich scenach Thénardiera). Ten niezwykły pokaz siły przypomina Javertowi o skazanym Valjeanie, nie jest jednak pewny tego, co widział.
Desperacko szukając pieniędzy na lekarstwo dla córki, Fantine udaje się do dzielnicy czerwonych latarni ("Lovely Ladies"), gdzie sprzedaje medalion, włosy i zęby, a następnie dołącza do prostytutek sprzedając samą siebie ("I Dreamed a Dream"). Kiedy pewnego dnia wdaje się w bójkę z brutalnym klientem, o mały włos nie zostaje aresztowana przez Javerta. Wtedy pojawia się burmistrz i żąda, żeby zabrano ją do szpitala. Fantine przypomina Valjeanowi, że została wyrzucona przez jego brygadzistę, a on Valjean nie zrobił nic, żeby jej pomóc. Co więcej jej córka jest bliska śmierci. Zszokowany mężczyzna obiecuje udać się do gospody w Montfermeil, gdzie mieszka jej córka i przywieźć ją matce.
Nieco później, Javert dowiaduje się, że skazaniec Valjean - którego tropem podążał przez 8 lat - został złapany i udaje się do Madeleine'a, aby przeprosić go za swoje podejrzenia. Valjean skrywa swoje zdziwienie i jedzie do domu, aby przygotować się do ucieczki zanim pomyłka zostaje odkryta. Jednak nie mogąc pozwolić na to, aby skazano niewinnego człowieka, Valjean wpada do sali sądowej i wyznaje, że to właśnie on jest Valjeanem, więźniem nr 24601 ("Who Am I?"). Wkrótce potem jedzie do szpitala, gdzie obiecuje umierającej Fantine, że odnajdzie Cosette i wychowa ją jak swoją córkę ("Take My Hand"). Kiedy Fantine umiera, do szpitala przybywa Javert aby aresztować Valjeana ("The Confrontation"), któremu po krótkiej bójce udaje się uciec.
W Montfermeil, młoda Cosette (debiutująca ISABELLE ALLEN) mieszka ("Castle on a Cloud") z państwem Thénardier (Baron Cohen i Bonham Carter), którzy wykorzystują ją niemiłosiernie jednocześnie rozpuszczając własną córkę Éponine (debiutująca NATALYA WALLACE). Właściciele gospody prowadzą nieuczciwe interesy często okradając własnych klientów ("Master of the House"). Kiedy Valjean znajduje Cosette, która nieomal zamarzła w lesie przy gospodzie, zabiera ją do opiekunów i płaci im, żeby móc zabrać dziewczynę do Paryża ("The Bargain").
W drodze do Paryża, okazuje się, że Valjeana odkrywa w sobie ojcowską miłość do Cosette ("Suddenly" - piosenka napisana do filmu). Ponieważ Javert kroczy im po piętach, po przyjeździe do Paryża, Valjean i Cosette znajdują schronienie w klasztorze. Tej nocy, Javert składa obietnicę, że będzie ścigał Valjeana aż do chwili, kiedy ten znajdzie się ponownie za kratami ("Stars").
1832, Paryż: Dziewięć lat później, w mieście panuje niepokój spowodowany zbliżającą się śmiercią popularnego przywódcy generała Lamarque, jedynego człowieka w rządzie, który okazuje współczucie biedakom umierającym na ulicach. Podążamy śladami mieszkającego na ulicy chłopca Gawrosza (DANIEL HUTTLESTONE - Nędznicy wystawiani na londyńskim West Endzie), który przeskakując z powozu do powozu, dosłownie tańczy nad głowami paryskich elit ("Look Down") oraz grupy rozpolitykowanych studentów, na których czele stoją Marius (Redmayne) i Enjolras (Tveit). Kiedy Enjolras sprowadza tłumy mieszkańców jako wsparcie, śliczna dziewczyna - dorosła już Éponine (Barks) - z utęsknieniem spogląda na Mariusa, w którym jest zakochana.
Później, tego samego dnia, uliczny gang dowodzony przez Thénardierów stara się zarzucić sidła na Valjeana i piękną młodą kobietę Cosette (Seyfried), którzy rozdają jałmużnę żebrakom. Marius zauważa Cosette i nie jest w stanie oderwać od niej wzroku. Wygląda to na miłość od pierwszego wejrzenia. I wtedy pojawia się Javert, wywołuje awanturę, ale nie udaje mu się rozpoznać Valjeana, który ponownie znika. Éponine tymczasem niechętnie zgadza się pomóc Mariusowi w odszukaniu Cosette.
Wieści o śmierci Lamarque'a rozchodzą się po Paryżu, a studenci zbierają się ponownie, aby wesprzeć rewolucję ("Red and Black"). Jednak Mariusa rozpraszają myśli o Cosette ("In My Life"). Éponine prowadzi go do Cosette ("In My Life"/"A Heart Full of Love"), podczas gdy jej grubiański ojciec usiłuje okraść dom Valjeana. Valjean, przekonany, że to Javert po niego przyszedł, mówi Cosette, że muszą uciekać z kraju. Cosette pisze list do Mariusa i prosi Éponine o przekazanie go mężczyźnie. Éponine bierze list i udaje się opustoszałymi ulicami Paryża ("On My Own") do mieszkania Mariusa. Załamana dziewczyna nie pokazuje mu listu, ale informuje go, że Cosette wyjechała do Anglii.
W trakcie trwania piosenki "One Day More" obserwujemy wiele różnych wątków historii: Valjean i Cosette uciekają z kraju, Marius tęskni za Cosette, a Éponine opłakuje miłość, jakiej nigdy nie pozna; Enjolras i studenci przygotowują amunicję na powstanie, a Javert zbiera siły i obiecuje stłumić wszelkie zamieszki. Marius prowadzi studentów na ulice, i wspierany przez tłum pojawia się na pogrzebie Lamarque'a ("Do You Hear the People Sing?") wzywając ludzi do powstania. Kiedy jeden z żołnierzy zaczyna strzelać, pogrzeb przemienia się w zamieszki. Studenci odrywają się od tłumu i biegną zbudować na ulicy barykadę. Przebrana za chłopca, Éponine decyduje się dołączyć do Mariusa na barykadzie. Pojawia się tam także Javert w przebraniu. Wkrótce jego tożsamość zostaje odkryta przez Gawrosza i szpieg zostaje wzięty przez studentów jako zakładnik.
Barykada rośnie, a rewolucjoniści nie zwracają uwagi na wezwania żołnierzy do poddania się. Éponine ginie starając się ochronić Mariusa ("A Little Fall of Rain"), ale w ostatniej chwili udaje jej się przekazać mu list od Cosette. Marius prosi Gawrosza, aby przekazał list od niego Cosette. List przejmuje Valjean dowiadując się, że Marius i Cosette są w sobie zakochani. Zdając sobie sprawę, że studenci nie mają żadnych szans, jedzie odszukać Mariusa. Dostaje się na barykadą i widząc Javerta jako zakładnika prosi Enjolrasa, aby przekazał mu policjanta pod opiekę. Chociaż Valjean ma teraz szansę zabicia Javerta, okazuje mu miłosierdzie. Studenci przygotowują się do spędzenia nocy na barykadzie ("Drink With Me"), a Valjean modli się o uratowanie Mariusa ("Bring Him Home").
Następnego dnia, kiedy Gawrosz na ochotnika udaje się po amunicję ("Little People"), zostaje zabity przez jednego z żołnierzy. Rozpoczyna się atak na barykadę i Marius zostaje postrzelony. Valjean ucieka z nieprzytomnych Mariusem do kanałów. Enjolras i reszta rebeliantów zostają zabici. Javert szuka wśród ciał Valjeana. Wkrótce zauważa podniesioną pokrywę do kanału...
Valjean ciągnie Mariusa wzdłuż kanału, kiedy widzi Thénardiera okradającego ciała rebeliantów. Szybko stara się wydostać na powierzchnię, gdzie czeka na niego Javert. Valjean prosi go o czas na zawiezienie Mariusa do szpitala, ale policjant grozi, że go zabije. Kiedy jednak Valjean nie słucha, Javert nie jest w stanie nacisnąć spustu. Javert pozwala Valjeanowi odejść, ale nie będąc w stanie żyć ze świadomością, że złamał swoje zasady, skacze z mostu.
Marius, nieświadomy tożsamości swojego wybawcy, budzi się z koszmaru w domu swojego dziadka Gillenormanda (PATRICK GODFREY - Okruchy dnia). Ciągle bardzo słaby, Marius wraca do kawiarni, gdzie razem z innymi studentami opłakuje swoich przyjaciół ("Empty Chairs at Empty Tables"). Kiedy ma zamiar wyjść, widzi, że czeka na niego Cosette. Już w domu dziadka, Marius dochodzi do siebie pod opieką Cosette, a Valjean wyjawia mu swoją przeszłość. Wiedząc, że musi uciekać, aby nie okryć hańbą Cosette, kiedy zostanie złapany ("Who Am I?"), Valjean prosi Mariusa, aby nigdy nie zdradził Cosette jego prawdziwej historii.
Marius i Cosette pobierają się. Na przyjęciu weselnym, Thénardierowie usiłują szantażować Mariusa wyjawieniem prawdy o tożsamości Valjeana. Kiedy Marius widzi, że pierścionek, który Thénardier ukradł w kanale należy do niego, zaczyna rozumieć, że to Valjean go uratował. Thénardierowie zostają wyrzuceni z przyjęcia ("Beggars at the Feast"), a Cosette z Mariusem w pośpiechu udają się do klasztoru, gdzie dziewczyna chce poznać swoją historię. Czuwają przy Valjeanie w chwili jego śmierci, a dołączają do nich duchy Fantine i biskupa ("Take My Hand").
Wiele lat później, mieszkańcy Paryża powstają i rodzi się nowa Republika. Na barykadzie stają tysiące ludzi ("Do You Hear the People Sing?"). Widzimy wśród nich duchy Enjolrasa i studentów, Gavroche'a i Éponine, Fantine i Valjeana - wszyscy śpiewają triumfalnie.
