1919年、オペラ・ポピュレールにて劇場に縁のある品を処分する公開オークションが開催される。ラウル・シャニュイ子爵は出展品である猿の形をした張り子のオルゴールを、激しい競りの末に競り落とす。相手は、黒いドレスに身を包んだマダム・ジリーであった。競売人は次に、荒廃したシャンデリアを「オペラ座の怪人による奇妙な出来事」で重要な役割を担ったと紹介する。シャンデリアは輝きを取り戻し、屋根の元の位置にゆっくりと上昇し、1870年に時代がさかのぼる。グランド・オペラ『ハンニバル』のリハーサル中、オペラ座のオーナーであるムッシュ・レフェーヴは退職を決心し、オペラ座は芸術関連に全く経験のないリチャード・フェルマンとギルズ・アンドレが引き継いで買収したことを発表する。座付きソプラノ歌手のカルロッタ・ジュディチェリが新たなマネージャーたちのために歌い始めると、突然背景が崩れ落ち、カルロッタが下敷きになってしまった。人々が劇場下の地下墓地に住むと噂される「オペラ・ゴースト」の仕業だと口々に語る中、カルロッタが腹を立ててその場を去ってしまう。困り果てたマネージャ―達に、バレエのリーダーであるマダム・ジリーがダンサーのクリスティーヌ・ダーエがカルロッタの代役を務めさせることを提案する。マネージャーたちは半信半疑でうなずいて見せたが、クリスティーヌが実際に歌ってみせると驚くほどの出来にマネージャーたちは納得させられる。その夜、クリスティーヌの舞台デビューは大成功のうちに幕を閉じた。舞台後、亡き父を懐かしむクリスティーヌにマダム・ジリーの娘であるメグが「いったいいつの間にこんなに歌が上達したのか」と興奮気味に問いかける。そんなメグに、クリスティーヌは父が生前言及した「音楽の天使」というミステリアスな指導者に稽古をつけられていると語る。クリスティーヌが楽屋に戻るとオペラ座の新しい後援者で初恋の相手のラウルが待っていた。2人は、幼い頃にクリスティーヌがラウルにだけ明かした秘密の思い出話を交わし、「音楽の天使」についても話す。しかし、ラウルはその話を「おとぎ話」だと取り合わずにクリスティーヌをディナーに誘う。「音楽の天使」のレッスンがあるからと断ろうとするクリスティーヌだったが、ラウルは聞く耳を持たずに、馬車を回すから待っているように言い残し部屋を出る。戸惑いつつ部屋に残ったクリスティーヌだったが、何者かが部屋に鍵を掛け彼女を閉じ込めてしまう。マダム・ジリーだけが、その様子を静かに見守っていた。その直後、クリスティーヌはどこからともなく聞こえる「音楽の天使」の声に導かれ、壁の鏡の中へと入って行く。実は「音楽の天使」とは他でもない「オペラ座の怪人」であり、鏡は怪人の隠れ家である地下につながる仕掛け扉になっていたのだ。クリスティーヌを隠れ家に連れ去った怪人は彼女への愛を明かし、愛されたいと願う。そんな彼の歌声に魅了され、夢心地になっていたクリスティーヌだったが、怪人にベールをかけウエディング・ドレスを着たクリスティーヌの姿の人形を見せられた瞬間、クリスティーヌは気を失う。翌朝、クリスティーヌが目を覚ますと、怪人は作曲に没頭していた。怪人に興味を抱いたクリスティーヌは彼に近付き、好奇心のまま怪人の仮面を外してしまう。すると怪人は激怒し手で顔を覆い隠してしまった。怪人は仮面の下に醜い顔を隠しており、素顔を見たクリスティーヌを一生ここに閉じ込めてやると激高しながら、美への憧れを明かした。そんな怪人を哀れに思ったクリスティーヌは仮面を返し、その心情を理解しようとする。そして怪人は、クリスティーヌをオペラ座に返すことにする。その朝、マネージャーたちに怪人からクリスティーヌの失踪、給料や劇場経営に関する手紙が届き、いったい何が起こっているのかと戸惑っていた。そこへ怒り狂ったカルロッタが手紙を手にオペラ座に帰ってきた。彼女への手紙には、カルロッタの代わりにクリスティーヌが『イル・ムート』で伯爵夫人を演じなければ、想像を絶する悲劇が起きると書かれていた。カルロッタは怪人への怯えとクリスティーヌへの怒りでオペラ座をやめると言い出し、フェルマンとアンドレは彼女の機嫌を取ろうと、ゴーストの警告を無視しカルロッタに主演を任せる。その夜、怪人は自分の指示に従わなかったマネージャーたちに公演を邪魔してやると警告を発する。公演の夜、予定通りカルロッタは伯爵夫人を演じ続けるが、クリスティーヌに対して高慢な態度をとったため怪人を怒らせてしまい、細工によって声をカエルのように変えられてしまう。観客に笑われパニックになったカルロッタは舞台を下ろされ、マネージャーたちはクリスティーヌを代役に立てて公演を続けると発表しその場をしのぐ。その間をつなぐ為のバレエが慌ただしく上演される中、怪人は自らを追いかけて来た舞台係チーフのブケーを首吊りにし舞台上にぶら下げたため、会場は混乱に陥る。その混乱の中、クリスティーヌはラウルと共に屋根の上に逃げる。クリスティーヌは怪人の顔を見たことと怪人への恐れがある反面、怪人への哀れみも持つことをラウルに明かす。ラウルは怯えるクリスティーヌに愛を語り、永遠にクリスティーヌを守ると誓い安心させる。クリスティーヌはラウルの愛に応え、情熱的なキスをして2人はその場を去る。しかし、物陰で二人を目撃していた怪人は悲しみに打ちひしがれ、2人への復讐を誓う。3か月後、オペラ座で仮面舞踏会が開催される。人々は怪人の存在を忘れ舞踏会に興じ、クリスティーヌはラウルからの婚約指輪を身に着けて共に舞踏会に参加した。しかし舞踏会は、赤死病の仮面の扮装をした怪人に中断される。怪人は自身が作曲した『ドンファンの勝利』の楽譜を持参し、マネージャーたちにオペラで上演するよう強制する。ラウルは怪人との戦いの準備のため一旦退室し、クリスティーヌは吸い込まれるように怪人に近付く。しかし、婚約指輪を怪人に見られ、奪われてしまう。怪人はそのまま床に仕掛けられた穴に逃げ、ラウルはその後を追い怪人と戦おうとするが、マダム・ジリーに止められる。穴からラウルを連れ出したマダム・ジリーは自分は何も知らないと主張するが、ラウルはそれを信じず、怪人の正体を問い詰める。その真剣さに負け、マダム・ジリーは怪人の過去について話し始めた。マダム・ジリーがまだ少女だった頃、友人たちと見世物小屋に行くと、醜い子供が檻に入れられ「悪魔の子」として見世物にされているのを目撃する。その子供は皆が見ている前で鞭打たれ、見物客はそれを見て子どもを嘲笑った。小屋の主人が子供の顔を隠していた袋を剥ぎ取ると、子供の醜い顔が現れる。客たちがその醜さを笑う中、少女だったマダム・ジリーはその子供を哀れに思う。見物が終わった後もマダム・ジリーはその場をなかなか離れられず、入り口で檻を振り返ると、自分をつなぐ縄をほどいた子供が主人の首を絞めるのを目撃する。とっさに子供を檻から連れだしたマダム・ジリーは警察に追われながら、なんとか子供をオペラ座にかくまい、子供は地下に隠れ家を見付けてそこに住み着くようになった。それ以来マダム・ジリーは彼をかくまい続け、彼女だけがその事実を胸のうちにしまっている。その翌日、クリスティーヌは部屋の前を見張るラウルが眠り込んだ隙に部屋を抜け出し、怪人が御者と入れ替わっていることに気付かないまま、馬車に乗って父の墓に向かった。馬車の音に目が覚めたラウルはクリスティーヌが出掛けたことに気付き、馬に乗って後を追いかける。墓についたクリスティーヌは、父の墓前で生前の父を想い嘆きに沈んでいた。怪人はクリスティーヌを取り戻そうと墓に潜み天使の振りをしてクリスティーヌを手なずけようとするが、すんでのところでラウルが現れ、音楽の天使の正体を暴く。そのまま怪人とラウルは剣で戦い始め、ラウルは怪人の剣を落として殺そうとする。しかし、すんでのところでクリスティーヌが間に割って入り、怪人の命を救う。クリスティーヌの願いを聞き入れたラウルは剣を納め、二人はその場を去るが、怪人は惨めさに怒りが増幅する。墓から帰ったクリスティーヌは怪人への恐れを口にし、ラウルに怪人は自分を捕まえるのをやめないだろうと語る。ラウルは怪人が作曲したオペラが上演されれば必ず姿を現すだろうと確信し、この機会に怪人を捕らえようと計画する。『ドンファンの勝利』上演当日、銃で武装した警官隊がオペラ座に配備され、ラウルもボックス席から舞台を見守る。公演は順調に進みクリスティーヌの出番となったが、怪人がドンファン役の俳優を舞台裏でひそかに殺し、ドンファン役に成り代わって舞台に立つ。何事もなかったかのように公演は進むが、クリスティーヌやラウル、マダム・ジリーは何かおかしいと思い始めていた。そのうちに怪人に気付いたラウルは警官隊に合図を送るが、自分は何もすることができずにただ見守るしかない。舞台のクライマックスに近づき怪人とクリスティーヌはキスを交わそうとするが、クリスティーヌが怪人の仮面を取ってその顔を観衆の目の前にさらした。観客全員が怪人の醜い顔を目撃し恐れて叫ぶ中、怪人はシャンデリアを落下させてオペラ座に火を放ち、クリスティーヌを連れて隠れ家へと逃げ去る。オペラ座が混乱に陥る中、ラウルはマダム・ジリーから怪人の隠れ家を聞き出し、クリスティーヌを助けに行く。一方怪人は、奪った婚約指輪をクリスティーヌに渡し、ウエディングドレスを着せて自らの愛を訴え再び求婚する。クリスティーヌはそんな怪人に、彼の見た目を恐れてはいないが、怪人の怒りの激しさや、欲しいものを手に入れるために殺人をもいとわない姿を恐れていると伝える。その直後、ラウルが隠れ家を見つけ出し怪人と対峙するが隙をつかれ、縄で体の自由を奪われる。怪人はラウルを人質に、自らの求婚を受け入れなければラウルを殺すとクリスティーヌを脅す。クリスティーヌはどちらも選択することができず、このような形でしか愛を伝えられない怪人を憐れみながら、怪人に近づき情熱的なキスをして「あなたはひとりぼっちではない」と伝える。遅ればせながら隠れ家に警官隊が近づく中、生まれて初めて愛に触れ、ショックを受けた怪人は自分の残忍な行為を恥じてクリスティーヌとラウルを解放し二度と戻ってこないように言い渡す。悲しみに暮れる怪人を後にし、クリスティーヌとラウルは小舟に乗って隠れ家を後にする。一人残された怪人が小さな猿のオルゴールの前で歌を口ずさんでいると、人の気配がし、怪人は目を上げる。そこには、クリスティーヌが立っていた。怪人は近づいてくるクリスティーヌに小さく愛をつぶやき、クリスティーヌは静かにラウルとの婚約指輪を外して怪人に握らせる。今度こそクリスティーヌとラウルが立ち去ると、怪人は地下の隠れ家にある鏡を全て壊し、ベルベットのカーテンの裏に隠された秘密の地下道を通って姿を消す。直後に警官隊とメグが到着し隠れ家を捜索するが誰も見つけることはできず、ただ、猿のオルゴールのそばに怪人の白い仮面が残されているのをメグが見つけるのみだった。1919年、年老いたラウルがクリスティーヌの墓を訪れ、オークションで手に入れたオルゴールを供える。しばらく墓の前で物思いにふけった後に帰ろうとすると、ふと、墓の前にバラが供えられていることに気付く。バラにはクリスティーヌの婚約指輪が黒いリボンで結びつけられていた。怪人はまだ生きており、クリスティーヌを愛し続けているのであった。