События разворачиваются в начале 1850-х годов в США. В начале повествования плантатор Шелби ведёт разговор с работорговцем Гейли, которому намерен продать своего лучшего раба — дядю Тома — для погашения долгов. Гейли, рассуждая о своеобразном понимании гуманности, выражает взгляд многих работорговцев: он считает, что не следует продавать детей на глазах у матерей, чтобы избежать лишних слёз и не испортить товар. Также он полагает, что чрезмерное наказание вредно, но и излишняя забота неуместна. Вместе с Томом Гейли требует продать ему и Гарри, сына горничной Элизы — квартеронки.
Муж Элизы, Джордж Гаррис, является рабом другого плантатора. Раньше он работал на фабрике и проявлял себя хорошо, но хозяин не желал терпеть его независимость и перевёл на тяжёлую работу. Элиза особенно привязана к своему малышу, поскольку двое их детей умерли в младенчестве.
В тот же день Джордж сообщает Элизе о намерении бежать в Канаду, чтобы избежать принуждения к браку с другой женщиной, несмотря на их церковный брак. Подписав договор купли-продажи Тома и Гарри, мистер Шелби рассказывает об этом жене. Элиза, услышав разговор, решает бежать, чтобы спасти ребёнка. Она зовёт с собой дядю Тома, но он предпочитает покориться судьбе.
О побеге становится известно утром, и за Элизой устраивается погоня. Ей удаётся перебраться по льдинам в штат Огайо, где рабство запрещено. Гейли, упустив беглянку, случайно встречает охотников за беглыми рабами Тома Локкера и его спутника Мэркса, которые соглашаются помочь ему.
Элиза находит укрытие в доме сенатора Бэрда, противника работорговли, который помогает ей скрыться у надёжных людей. Тем временем Гейли забирает Тома из поместья Шелби, заковывая его в кандалы. Старший сын хозяев, Джордж, дарит Тому серебряный доллар и обещает, что, когда вырастет, не будет участвовать в рабовладении.
В городе Гейли приобретает на аукционе несколько рабов, разлучая детей с матерями. Затем их перевозят на пароходе в южные штаты. Закованных рабов помещают на нижнюю палубу, тогда как белые пассажиры рассуждают о рабстве, выражая различные мнения: некоторые считают, что неграм на плантациях живётся лучше, другие видят главную проблему в надругательстве над человеческими чувствами, третьи говорят о божественном предначертании их положения.
Во время одной остановки Гейли приводит молодую негритянку с десятимесячным ребёнком, которого тут же продаёт за 45 долларов. Мать, лишённая малыша, бросается в воду и погибает.
На том же пароходе находится богатый джентльмен из Нового Орлеана Сен-Клер с шестилетней дочерью Евой и пожилой родственницей. Том с интересом наблюдает за девочкой, поскольку негры, обладая добротой и впечатлительностью, тянутся к чистоте детства. Когда Ева случайно падает за борт, Том спасает её, и благодарный отец покупает его у Гейли.
Огюстен Сен-Клер, сын богатого плантатора, возвращается в Новый Орлеан. Его кузина мисс Офелия, воплощение порядка и дисциплины, берёт на себя управление хозяйством, поскольку жена Сен-Клера слаба здоровьем. Мари, жена Сен-Клера, является капризной и эгоистичной, открыто поддерживающей рабство. Сам Сен-Клер относится к рабству прагматично: он понимает, что его невозможно искоренить, пока белым это выгодно. Он замечает двойственное отношение северян к неграм: одновременно с брезгливостью и желанием защитить их.
Тем временем Элиза и Джордж, укрытые общиной квакеров, готовятся к бегству в Канаду вместе с негром Джимом, который вернулся за престарелой матерью. Однако за ними устраивают погоню, в которой участвуют Том Локкер, полицейские и местные жители. В перестрелке Джордж ранит Тома Локкера, после чего беглецы подбирают и ухаживают за ним.
Обстановка переносится в дом Сен-Клеров, где обсуждают проблему рабства. Огюстен осуждает рабство, но не способен изменить систему в одиночку. Чтобы избежать столкновений с наиболее жестокими проявлениями рабства, он отказался от владения плантацией и верит, что в конечном счёте негры сами добьются свободы.
Однажды он дарит Офелии восьмилетнюю негритянку Топси, ранее жестоко избитую прежним хозяином. Девочка проявляется как хитрая и озорная, но добрая и отзывчивая.
Проходит два года. Дочь Сен-Клера Ева страдает туберкулёзом. Это нежная девочка, мечтающая о свободе и образовании для негров, особенно привязана к дяде Тому. Перед смертью она просит отца освободить Тома, и Сен-Клер обещает выполнить её желание, но вскоре погибает в пьяной драке. Мисс Офелии удаётся получить от него дарственную на Топси.
После смерти Сен-Клера хозяйство переходит к деспотичной Мари, намеренной продать дом и рабов, включая Тома, что означает для него вечное рабство. Она отвергает просьбы освободить Тома и отправляет его в невольничий барак, где собирают рабы для аукциона.
Невольничий барак служит складом для рабов, выставленных на продажу. Перед аукционом рабы переживают муки разлуки с семьями и ужас перед неизвестностью, осознавая, что могут попасть к жестоким хозяевам. Том попадает к Саймону Легри, который заставляет его носить одежду невольника и продаёт его вещи. На плантации рабы живут в тесных лачугах, спят на земле и питаются скудно после тяжёлого труда.
Касси, красивая квартеронка и любовница хозяина, работает быстро и помогает слабым. Том делится хлопком с больной мулаткой Люси. Легри решает назначить Тома надсмотрщиком и требует, чтобы тот наказал других рабов, но Том отказывается и получает побои. Касси ухаживает за ним и рассказывает о своей судьбе: дочь богатого плантатора, получила образование, но после смерти отца стала рабыней, потеряла детей и переходила от хозяина к хозяину. Она обладает влиянием на Легри и умоляет его не трогать Тома.
Элиза и Джордж готовятся к свободе. Том Локкер, выздоровевший, предупреждает их о возможных опасностях у парохода, и Элиза переодевается в мужскую одежду, а Гарри — в девочку, чтобы безопасно переправиться в Канаду. Им удаётся добраться до Амхерстберга и укрыться у местного священника.
В усадьбе Легри Том ждёт вестей от прежних хозяев. Касси предлагает убить Легри, но Том отказывается брать на себя грех. Вместе с Эммелиной, молодой любовницей Легри, Касси замышляет побег, прячась на чердаке, вызывающем суеверный страх. Легри приказывает избить Тома, что подчинённые исполняют с усердием.
Внезапно появляется Джордж Шелби, который нашёл дядю Тома, но не может увезти его — Том умирает у него на руках. На могиле Тома Джордж, ставший владельцем поместья после смерти отца, клянётся не иметь рабов.
Воспользовавшись ситуацией, Касси и Эммелина сбегают с чердака. На пароходе они встречают Джорджа Шелби и мадам де Ту, путешествующую с дочерью. Выясняется, что мадам де Ту — сестра Джорджа Гарриса. Услышав разговор, Касси понимает, что Элиза — её дочь.
Вместе с мадам де Ту Касси отправляется в Канаду, где воссоединяется с дочерью. После размышлений семья решает переехать во Францию. На пароходе Эммелина выходит замуж за первого помощника капитана.
Во Франции Джордж Гаррис получает образование и переезжает в Либерию, которую считает своей родиной. Мадам де Ту находит сына Касси, который тоже намерен отправиться в Африку.
Тётушка Хлоя, отправившаяся на заработки, чтобы выкупить мужа, не находит себе места от горя после его смерти. Джордж Шелби выполняет данное на могиле дяди Тома обещание и освобождает всех своих рабов.
