Le roman se déploie en cinq parties — Fantine, Cosette, Marius, L'Idylle rue Plumet et l'Épopée rue Saint-Denis, Jean Valjean — qui suivent Jean Valjean de sa sortie de bagne en 1815 jusqu'à sa mort en 1833. Autour de lui gravitent Fantine, ouvrière déchue, Cosette, sa fille recueillie, Marius, l'amoureux idéaliste, Javert, l'inspecteur inflexible, et Gavroche, le gamin des barricades. Les grandes digressions historiques — Waterloo, les émeutes de 1832, les égouts de Paris — ne sont pas des pauses dans le récit : Hugo les considérait comme part entière du projet.
Le succès populaire est immédiat et massif — la foule s'amasse devant les librairies dès l'ouverture. La critique littéraire, elle, se divise nettement : certains jugent le roman trop sentimental ou trop complaisant envers les révolutionnaires, Flaubert n'y trouve « ni vérité ni grandeur », tandis que Sainte-Beuve, tout en s'inquiétant du goût du public, reconnaît l'ampleur inédite du phénomène. Cette tension entre triomphe populaire et réserve critique a peu varié depuis 1862.
Hugo voulait faire de la misère et de l'injustice un sujet de roman à part entière, pas seulement de traité politique — c'est ce pari qui a fait du livre l'un des premiers grands succès populaires internationaux de la littérature française. Les personnages ont depuis largement dépassé le texte : adaptations au théâtre, au cinéma, en comédie musicale, la trajectoire de Jean Valjean reste l'une des plus connues de la littérature mondiale, bien au-delà du lectorat du roman lui-même.