Het hebben van grote schulden, een Kentucky boer genaamd Arthur Shelby geconfronteerd met het vooruitzicht van het verlies van alles wat hij bezit. Hoewel hij en zijn vrouw, Emily Shelby, een hartelijke en liefdevolle relatie met hun slaven hebben, besluit Shelby aan geld te komen door twee van zijn slaven te verkopen aan Mr. Haley, een grove slavenhandelaar. De slaven in kwestie zijn Oom Tom, een man van middelbare leeftijd met een vrouw en kinderen op de boerderij, en Harry, de jonge zoon van mevrouw Shelby’s dienstmeisje Eliza. Wanneer Shelby zijn vrouw vertelt over zijn overeenkomst met Haley, is zij ontzet omdat ze Elizath beloofd heeft dat Shelby haar zoon niet zou verkopen.
Eliza hoort echter het gesprek tussen Shelby en zijn vrouw en, na oom Tom en zijn vrouw, tante Chloe, gewaarschuwd te hebben, neemt ze Harry mee en vlucht naar het noorden, in de hoop met haar man George in Canada de vrijheid te vinden. Haley achtervolgt haar, maar twee andere Shelbyslaven waarschuwen Eliza voor het gevaar. Ze ontkomt op miraculeuze wijze aan gevangenneming door de halfbevroren Ohio rivier over te steken, de grens die Kentucky scheidt van het Noorden. Haley huurt een slavenjager genaamd Loker en zijn bende om Eliza en Harry terug te brengen naar Kentucky. Eliza en Harry komen terecht in een Quaker-nederzetting, waar de Quakers bereid zijn hen te helpen hen in veiligheid te brengen. Daar worden ze vergezeld door George, die zich gelukkig herenigt met zijn familie voor de reis naar Canada.
Tussen laat oom Tom zijn familie en Mas’r George, Shelby’s jonge zoon en Tom’s vriend, verdrietig achter als Haley hem naar een boot op de Mississippi brengt om naar een slavenmarkt te worden vervoerd. Op de boot ontmoet Tom een engelachtig klein blank meisje, Eva, dat snel vriendschap met hem sluit. Als Eva in de rivier valt, duikt Tom om haar te redden, en haar vader, Augustine St. Clare, gaat dankbaar akkoord om Tom van Haley te kopen. Tom reist met de St. Clares mee naar hun huis in New Orleans, waar hij steeds waardevoller wordt voor het St. Clare-huishouden en steeds hechter wordt aan Eva, met wie hij een devoot christendom deelt.
In het noorden blijven George en Eliza op de vlucht voor Loker en zijn mannen. Wanneer Loker hen probeert te vangen, schiet George hem in de zij, en de andere slavenjagers trekken zich terug. Eliza overtuigt George en de Quakers om Loker naar de volgende nederzetting te brengen, waar hij genezen kan worden. Ondertussen, in New Orleans, bespreekt St. Clare de slavernij met zijn nicht Ophelia, die tegen slavernij als instituut is, maar diepe vooroordelen tegen zwarten koestert. St. Clare, daarentegen, voelt geen vijandigheid tegen zwarten maar tolereert slavernij omdat hij zich machteloos voelt om het te veranderen. Om Ophelia te helpen haar onverdraagzaamheid te overwinnen, koopt hij Topsy, een jong zwart meisje dat door haar vroegere meester is misbruikt, en regelt dat Ophelia haar begint op te voeden.
Nadat Tom twee jaar bij de St. Clares heeft gewoond, wordt Eva erg ziek. Ze verzwakt langzaam, en sterft dan, met een visioen van de hemel voor haar. Haar dood heeft een diepgaand effect op iedereen die haar kende: Ophelia besluit van de slaven te houden, Topsy leert anderen te vertrouwen en zich aan anderen te hechten, en St. Clare besluit Tom te bevrijden. Maar voordat hij zijn besluit kan uitvoeren, wordt St. Clare doodgestoken terwijl hij een vechtpartij probeert te beslechten. Terwijl hij sterft, vindt hij eindelijk God en wordt hij herenigd met zijn moeder in de hemel.
St. Clare’s wrede vrouw, Marie, verkoopt Tom aan een gemene plantage-eigenaar genaamd Simon Legree. Tom wordt naar het platteland van Louisiana gebracht met een groep nieuwe slaven, waaronder Emmeline, die de demonische Legree heeft gekocht om als seksslavin te gebruiken, ter vervanging van zijn vorige seksslavin Cassy. Legree krijgt een sterke hekel aan Tom wanneer Tom weigert een medeslaaf te slaan zoals hem is opgedragen. Tom krijgt een flink pak slaag, en Legree besluit zijn geloof in God te verbrijzelen. Tom ontmoet Cassy, en hoort haar verhaal. Door de slavernij gescheiden van haar dochter, raakte ze opnieuw zwanger maar doodde het kind omdat ze het niet kon verdragen dat haar nog een kind werd afgenomen.
Omstreeks deze tijd, met de hulp van Tom Loker – nu een veranderd man nadat ze genezen waren door de Quakers – steken George, Eliza en Harry eindelijk over naar Canada vanaf het Eriemeer en verkrijgen hun vrijheid.
In Louisiana wordt Toms geloof zwaar op de proef gesteld door zijn ontberingen, en hij houdt bijna op te geloven. Hij krijgt echter twee visioenen – een van Christus en een van Eva – die zijn geestelijke kracht hernieuwen en hem de moed geven om Legree’s kwellingen te doorstaan. Hij moedigt Cassy aan te ontsnappen en dat doet ze, met Emmeline, nadat ze een list heeft bedacht waarin zij en Emmeline doen alsof ze geesten zijn. Als Tom weigert Legree te vertellen waar Cassy en Emmeline zijn gebleven, geeft Legree zijn opzichters het bevel hem te slaan. Als Tom bijna dood is, vergeeft hij Legree en de opzichters. George Shelby arriveert met geld in de hand om Tom’s vrijheid te kopen, maar hij is te laat. Hij kan alleen maar toekijken hoe Tom een martelaarsdood sterft.
Op de boot naar de vrijheid ontmoeten Cassy en Emmeline de zus van George-Harris en reizen met haar naar Canada, waar Cassy beseft dat Eliza haar lang verloren dochter is. De pas herenigde familie reist naar Frankrijk en besluit te verhuizen naar Liberia, de Afrikaanse natie die is opgericht voor voormalige Amerikaanse slaven. George Shelby keert terug naar de boerderij in Kentucky, waar hij na de dood van zijn vader alle slaven vrijlaat ter ere van Toms nagedachtenis. Hij dringt er bij hen op aan iedere keer dat ze naar zijn hut kijken aan Toms offer te denken en een vroom christelijk leven te leiden, net als Tom deed.