Un granjero de Kentucky llamado Arthur Shelby se enfrenta a la posibilidad de perder todo lo que posee. Aunque él y su esposa, Emily Shelby, mantienen una relación cordial y afectuosa con sus esclavos, Shelby decide conseguir dinero vendiendo dos de sus esclavos al señor Haley, un tosco comerciante de esclavos. Los esclavos en cuestión son el tío Tom, un hombre de mediana edad con esposa e hijos en la granja, y Harry, el joven hijo de la criada de la señora Shelby, Eliza. Cuando Shelby le cuenta a su esposa su acuerdo con Haley, ésta se horroriza porque le ha prometido a Elizath que Shelby no vendería a su hijo.
Sin embargo, Eliza escucha la conversación entre Shelby y su esposa y, tras avisar al tío Tom y a su mujer, la tía Chloe, se lleva a Harry y huye al Norte, con la esperanza de encontrar la libertad con su marido George en Canadá. Haley la persigue, pero otros dos esclavos de Shelbys alertan a Eliza del peligro. Eliza evita milagrosamente su captura al cruzar el río Ohio, que está medio congelado y es la frontera que separa Kentucky del Norte. Haley contrata a un cazador de esclavos llamado Loker y a su banda para llevar a Eliza y a Harry de vuelta a Kentucky. Eliza y Harry se dirigen a un asentamiento cuáquero, donde los cuáqueros acceden a ayudarles a ponerse a salvo. En el asentamiento se les une George, que se reúne alegremente con su familia para el viaje a Canadá.
Mientras tanto, el tío Tom deja tristemente a su familia y a Mas’r George, el joven hijo de Shelby y amigo de Tom, mientras Haley lo lleva a un barco en el Mississippi para ser transportado a un mercado de esclavos. En el barco, Tom conoce a una angelical niña blanca llamada Eva, que rápidamente se hace amiga suya. Cuando Eva cae al río, Tom se zambulle para salvarla, y su padre, Augustine St. Clare, accede agradecido a comprar a Tom a Haley. Tom viaja con los St. Clare a su casa en Nueva Orleans, donde se vuelve cada vez más valioso para el hogar de los St. Clare y cada vez más cercano a Eva, con quien comparte un cristianismo devoto.
En el norte, George y Eliza siguen huyendo de Loker y sus hombres. Cuando Loker intenta capturarlos, George le dispara en el costado y los otros cazadores de esclavos se retiran. Eliza convence a George y a los cuáqueros para que lleven a Loker al siguiente asentamiento, donde podrá ser curado. Mientras tanto, en Nueva Orleans, St. Clare habla de la esclavitud con su prima Ophelia, que se opone a la esclavitud como institución, pero alberga profundos prejuicios contra los negros. Por el contrario, St. Clare no siente ninguna hostilidad contra los negros, pero tolera la esclavitud porque se siente impotente para cambiarla. Para ayudar a Ofelia a superar su fanatismo, compra a Topsy, una joven negra que fue maltratada por su antiguo amo, y se encarga de que Ofelia comience a educarla.
Después de que Tom haya vivido con los St. Clare durante dos años, Eva se pone muy enferma. Se debilita lentamente y luego muere, con una visión del cielo ante ella. Su muerte tiene un profundo efecto en todos los que la conocieron: Ofelia decide amar a los esclavos, Topsy aprende a confiar y a sentir apego por los demás, y Santa Clara decide liberar a Tom. Sin embargo, antes de que pueda llevar a cabo su decisión, St. Clare es apuñalado hasta la muerte mientras intenta resolver una pelea. Al morir, encuentra por fin a Dios y va a reunirse con su madre en el cielo.
La cruel esposa de St. Clare, Marie, vende a Tom a un vicioso propietario de una plantación llamado Simon Legree. Tom es llevado a la Luisiana rural con un grupo de nuevos esclavos, incluyendo a Emmeline, a quien el demoníacoLegree ha comprado para utilizarla como esclava sexual, sustituyendo a su anterior esclava sexual Cassy. Legree siente una fuerte aversión por Tom cuando éste se niega a azotar a otro esclavo como se le ha ordenado. Tom recibe una severa paliza y Legre resuelve aplastar su fe en Dios. Tom conoce a Cassy y escucha su historia. Separada de su hija por la esclavitud, se queda embarazada de nuevo, pero mata al niño porque no puede soportar que le quiten otro hijo.
Por aquel entonces, con la ayuda de Tom Loker -ahora un hombre cambiado tras ser curado por los cuáqueros-, George, Eliza y Harry cruzan por fin a Canadá desde el lago Erie y consiguen su libertad.En Luisiana, la fe de Tom es puesta a prueba por sus dificultades, y casi deja de creer. Sin embargo, tiene dos visiones -una de Cristo y otra de Eva- que renuevan su fuerza espiritual y le dan ánimos para resistir los tormentos de Legree. Cassy se anima a escapar y lo hace, llevándose a Emmeline con ella, después de idear una treta en la que ella y Emmeline se hacen pasar por fantasmas. Cuando Tom se niega a decirle a Legree a dónde han ido Cassy y Emmeline, Legree ordena a sus capataces que lo golpeen. Cuando Tom está a punto de morir, perdona a Legree y a los capataces. George Shelby llega con dinero en mano para comprar la libertad de Tom, pero llega demasiado tarde. Sólo puede ver cómo Tom muere como un mártir.
Tomando un barco hacia la libertad, Cassy y Emmeline conocen a la hermana de GeorgeHarris y viajan con ella a Canadá, donde Cassy se da cuenta de que Eliza es su hija perdida. La familia recién reunida viaja a Francia y decide trasladarse a Liberia, la nación africana creada para los antiguos esclavos americanos. George Shelby regresa a la granja de Kentucky, donde, tras la muerte de su padre, libera a todos los esclavos en honor a la memoria de Tom. Les insta a pensar en el sacrificio de Tom cada vez que miren su cabaña y a llevar una vida cristiana piadosa, tal y como hizo Tom.