Действие романа происходит в начале 1850-х гг. в США. Открывается он разговором «доброго» плантатора Шелби с работорговцем Гейли, которому он хочет продать своего лучшего негра дядю Тома в уплату долгов. Разглагольствуя о гуманизме, понимаемом весьма своеобразно, Гейли выражает точку зрения многих работорговцев: не следует, полагает он, продавать ребёнка на глазах у матери, чтобы не было лишних слез и, таким образом, не портился товар. Не стоит также сильно их пороть, но и носиться особо не стоит — «доброта им боком выходит». В придачу к Тому Гейли просит продать ему Гарри, сына квартеронки Элизы, горничной хозяйки.

Муж Элизы Джордж Гаррис — раб соседнего плантатора. Когда-то он работал на фабрике, где очень хорошо себя зарекомендовал, но хозяин не пожелал терпеть независимости негра и поставил его на самую тяжёлую работу. Двое детей Элизы и Джорджа умерли в младенчестве, поэтому Элиза особенно привязана к своему малышу.

В тот же день Джордж приходит к Элизе и сообщает ей о своём намерении бежать в Канаду, поскольку хозяин вынуждает его жениться на другой, хотя их с Элизой венчал священник.

Подписав купчие на Тома и Гарри, мистер Шелби рассказывает обо всем жене. Элиза слышит их разговор и решает бежать, чтобы сохранить ребёнка. Она зовёт с собой дядю Тома, но тот готов покориться судьбе.

О побеге становится известно только утром. За беглянкой организована погоня, но ей удаётся по льдинам перебраться в штат Огайо, где рабство запрещено.

Упустивший беглянку Гейли случайно встречает Тома Локкера и его спутника по имени Мэркс, охотников за беглыми рабами, которые соглашаются ему помочь.

Элиза попадает в дом сенатора Бэрда, который не разделяет идей работорговли и помогает ей спрятаться у надёжных людей.

Тем временем Гейли увозит Тома из поместья Шелби, заковав его в кандалы. Старший сын хозяев Джордж даёт Тому на память серебряный доллар и клянётся, что, когда вырастет, не будет ни продавать, ни покупать рабов.

Приехав в город, Гейли покупает на аукционе ещё несколько рабов, разлучая детей с матерями. Затем негров грузят на пароход — их нужно переправить в южные штаты. Закованных в кандалы рабов везут на нижней палубе, а на верхней вольготно едут белые, рассуждая о работорговле. Одни считают, что неграм на плантациях живётся лучше, чем на воле, другие полагают, что самое страшное в рабстве — «надругательство над человеческими чувствами, привязанностями», третьи уверены, что сам бог судил африканцам быть рабами и довольствоваться своим положением.

Во время одной из стоянок Гейли возвращается с молодой негритянкой, которая нянчит десятимесячного малыша. Он тут же продаёт ребёнка за 45 долларов, и его тайком забирают у матери. В отчаянии та бросается в воду.

На том же пароходе путешествует богатый и знатный джентльмен из Нового Орлеана по имени Сен-Клер с шестилетней дочерью и немолодой родственницей. «Том с интересом наблюдал за девочкой, ибо негры со свойственной им добротой и впечатлительностью всегда тянутся ко всему чистому, детскому». Как-то девочка, перегнувшись через борт, падает в воду, и Том спасает её. Благодарный отец покупает Тома у Гейли.

Огюстен Сен-Клер, сын богатого луизианского плантатора, возвращается домой, в Новый Орлеан. Немолодая родственница — его кузина мисс Офелия, воплощение точности и порядка. Основной жизненный принцип её — чувство долга. В доме Огюстена она станет управлять хозяйством, так как жена кузена слаба здоровьем.

Жена Сен-Клера Мари оказывается взбалмошным, эгоистическим существом, одобряющим рабство. У Сен-Клера отношение к рабству чисто прагматическое — он понимает, что его не искоренишь, пока белым оно выгодно. Глядя на Офелию, он отмечает двойственное отношение к неграм северян: «Вы относитесь к ним с брезгливостью  и в то же время заступаетесь за них».

Тем временем Элиза и Джордж, укрытые общиной квакеров, готовятся бежать в Канаду. Вместе с ними едет негр Джим. Он уже давно живёт в Канаде, но возвратился в США, чтобы забрать с собой престарелую матушку.

Внезапно они узнают, что за ними организована погоня, в которой участвуют Том Локкер, двое полицейских и местный сброд. Во время перестрелки Джордж ранит Тома Локкера. Сообщники бросают его, а беглецы подбирают и отвозят в дом, где за ним организован хороший уход.

Действие вновь переносится в дом Сен-Клеров. Его обитатели напряжённо обсуждают проблему рабства. Огюстен осуждает рабство, но не может противостоять ему в одиночку. Чтобы ежечасно не сталкиваться с наиболее грубыми его проявлениями, он отказался от владения плантацией. Он уверен, что в конце концов негры, как и народные массы во всем мире, сами завоюют себе свободу.

Однажды он приводит в подарок Офелии негритянку лет восьми по имени Топси, которую прежний хозяин зверски избивал. Девочка оказывается очень смышлёной. Она описывается как проказница и воровка, но добрая и отзывчивая в душе.

Проходит два года. Выясняется, что дочь Сен-Клера Евангелина (сокращённо Ева) страдает чахоткой. Это очень нежная и отзывчивая девочка. Её мечта — отпустить всех негров на волю и дать им образование. Но больше всего она привязывается к дяде Тому.

Как-то, разговаривая с отцом, она говорит ему, что скоро умрёт, и просит после её смерти отпустить дядю Тома на свободу. Сен-Клер обещает ей это, но его обещанию не суждено исполниться: вскоре после смерти дочери он трагически гибнет в пьяной драке. Хорошо хоть мисс Офелии удаётся получить от него дарственную на Топси.

После смерти Сен-Клера дела берет в свои руки деспотичная Мари. Она собирается продать дом и всех рабов мужа и уехать на отцовскую плантацию. Для Тома это означает вечное рабство. Хозяйка и слышать не хочет, чтобы ему, во исполнение воли её покойной дочери, дали свободу, и вместе с другими неграми отправляет его в невольничий барак, где собирают партию негров для аукциона.

Невольничий барак — то же, что торговый склад: перед ним в качестве образцов товара выставлено несколько негров, женщин и мужчин. Трудно описать страдания негров перед аукционом — они морально готовятся к тому, что их разлучат с семьями, оторвут от привычной, знакомой обстановки, отдадут в руки злых людей. «Одним из самых страшных обстоятельств, связанных с рабством, является то, что негр  в любую минуту может попасть в руки жестокого и грубого тирана, — точь-в-точь как стол, когда-то украшавший роскошную гостиную, доживает свой век в грязном трактире. Существенная разница состоит лишь в том, что стол ничего не чувствует, тогда как у человека  нельзя отнять его душу,  воспоминания и привязанности, желания и страхи».

Том попадает к Саймону Легри. Тот немедленно заставляет его переодеться в грубую одежду невольника, а его вещи продаёт матросам парохода, на котором едет домой. На плантации Легри новых рабов селят в жалких лачугах, где так тесно, что яблоку негде упасть. Спят здесь прямо на земле, подстелив немного соломы. Рацион крайне скудный: после изнурительного труда на сборе хлопка — всего одна лепёшка из кукурузной муки.

Однажды на сбор хлопка выходит красивая, статная квартеронка Касси, любовница хозяина. Она работает очень быстро, помогает слабым и отстающим. Том тоже делится собранным хлопком — с Люси, больной мулаткой. Вечером хозяин, видя хорошую работу Тома, решает назначить его надсмотрщиком и для начала хочет заставить его выпороть Люси и ещё нескольких рабов. Том решительно отказывается, за что сам получает побои.

Вечером к нему приходит Касси, смазывает ему раны и рассказывает о себе. Отец её был богатым плантатором, и она получила хорошее образование. Однако отец скоропостижно скончался и не успел дать ей вольную. Ее купил молодой человек, которого она очень любила и от которого родила двоих детей, но тот, наделав долгов, тоже продал её. Детей у неё отняли, и она стала переходить от одного хозяина к другому. Касси имеет большое влияние на Легри и уговаривает его оставить Тома в покое — хотя бы на время полевых работ.

Для Элизы с Джорджем близится час долгожданной свободы. Поражённый их благородством, Том Локкер (поправившись, он решил отказаться от охоты на людей и заняться охотой на медведей) предупреждает их, что у парохода, на котором они собираются переправиться в Канаду, их могут поджидать сыщики. Тогда Элиза переодевается в мужской костюм; Гарри наряжают девочкой и на время отдают миссис Смит, белой канадке, которая возвращается на родину. Им удаётся благополучно перебраться через пограничное озеро Эри в городок Амхерстберг, где они останавливаются в доме местного священника.

А в усадьбе Легри Том тщетно ждёт весточки от старых хозяев. Касси предлагает ему убить хозяина, но он не хочет брать грех на душу. Бежать он тоже отказывается, а вот Касси с новой любовницей Легри юной Эммелиной замышляют побег. Делая вид, что побежали к болотам, женщины скрываются на чердаке, вызывающем у всех обитателей поместья, включая Легри, суеверный страх. В попытке выяснить, куда подевались Касси с Эммелиной, он приказывает своим подручным избить Тома. Те весьма усердно исполняют приказание.

Внезапно в поместье приезжает Джордж Шелби, чудом разыскавший дядю Тома, но не может увезти негра с собой — тот умирает у него на руках. На могиле Тома Джордж, который после смерти отца стал владельцем поместья, клянётся, что у него никогда не будет рабов.

Воспользовавшись ситуацией, Касси и Эммелина бегут с чердака. На пароходе они знакомятся с Джорджем Шелби и некой мадам де Ту, которая путешествует с дочерью. Выясняется, что она сестра Джорджа Гарриса. Молодой Шелби начинает рассказывать ей о судьбе Джорджа, и случайно услышавшая их разговор Касси понимает, что его жена Элиза — её дочь.

Вместе с мадам де Ту Касси отправляется в Канаду, где и находит дочь. По зрелом размышлении воссоединившаяся семья решает переехать во Францию. На пароходе Эммелина выходит замуж за 1-го помощника капитана.

Во Франции Джордж Гаррис получает хорошее образование и переезжает в Либерию, которую считает своей родиной. Мадам де Ту находит сына Касси, который тоже собирается в Африку.

Узнав о кончине мужа, тётушка Хлоя, специально отправившаяся на заработки, чтобы выкупить его, не находит себе места от горя, а Джордж Шелби выполняет клятву, данную на могиле дяди Тома, и даёт вольную всем своим рабам.