Es el año 1775 y el señor Jarvis Lorry viaja a Dover para conocer a Lucie Manette. Le dice que no es huérfana como le habían dicho desde pequeña y que viajará con ella a París para conocer a su padre, que acaba de ser liberado de la Bastilla tras 18 años en prisión. El doctor Manette se aloja en la taberna de los Defarge y ha perdido la razón, pero empieza a recuperarla cuando conoce a su hija y es transportado a Londres.
Cinco años más tarde, Charles Darnay es juzgado en Londres acusado de traición por haber facilitado secretos ingleses a los franceses y americanos durante el estallido de la Revolución americana. La dramática aparición del señor Sydney Carton, que se parece mucho a él, impide cualquier identificación del acusado y permite su absolución. Darnay, Carton y el señor Stryver se enamoran de Lucie Manette, que ha sido una testigo involuntaria en la acusación. Aunque todos intentan cortejarla, ella acepta a Charles Darnay y se casa con él. Carton acude un día a su casa y declara que, aunque no espera que su amor sea correspondido, haría cualquier cosa por ella o por cualquier persona a la que ame. Darnay le ha insinuado al doctor Manette su verdadera identidad, la que revela a su suegro la mañana de su boda: es un noble francés que ha renunciado a su título.
En Francia, el tío de Darnay, el marqués de St. Evrémonde, ha sido asesinado en su cama por crímenes que cometió contra el pueblo francés. Esto significa que Darnay es el siguiente en la línea de sucesión del título, pero no se lo dice a nadie más que al doctor Manette. A petición urgente del señor Gabelle, que ha sido encarcelado arbitrariamente, Darnay regresa a París. Es arrestado como noble emigrado y encarcelado.
Un espía llamado John Barsad entra en la taberna de los Defarge para recabar pruebas sobre si son revolucionarios. La pareja no revela prácticamente nada, aunque la señora Defarge está tejiendo una lista de aquellos a los que ella y los demás revolucionarios pretenden matar.
El doctor Manette, la señorita Pross, Lucie y su pequeña hija siguen a Darnay hasta París, donde el doctor casi consigue utilizar su poder entre los revolucionarios como antiguo prisionero de la Bastilla –al igual que el pueblo, fue oprimido por el régimen aristocrático– para conseguir la liberación de Darnay. Pero Darnay vuelve a ser denunciado por los Defarge, una acusación que se hace aún más fuerte con la revelación de un documento que el señor Defarge encontró en la celda del doctor Manette en la Bastilla. En él, el doctor cuenta que fue encarcelado arbitrariamente por los Evrémonde por haber presenciado la muerte de una campesina a quien el tío de Darnay había violado y del hermano de aquella, que intentó vengar el agravio. Darnay es llevado de nuevo a prisión y condenado a muerte.
Sydney Carton también ha viajado a París por el amor desinteresado que le inspira Lucie Manette. Está decidido a sacrificarse para salvar la vida de su marido. Consigue la ayuda forzada de John Barsad, al reconocerlo como Solomon Pross, el hermano díscolo de la señorita Pross. Carton escucha a los Defarge discutir un plan para matar a Lucie y a su hijo, y descubre que Madame Defarge es la hermana sobreviviente de los dos hermanos víctimas de los Evrémonde.
Carton se encarga de que los Manette salgan inmediatamente de París. Utiliza sus influencias con Barsad, que trabaja como espía en la cárcel, para entrar en la celda de Darnay. Intercambia ropas con él y lo deja inconsciente por medio de una droga, para que Barsad se lo lleve a un lugar seguro mientras Carton se queda en la prisión por él.
La señora Defarge llama a la puerta de Lucie para detenerla, pero los Manette ya han huido. En su lugar, se enfrenta a la extremadamente protectora señorita Pross, que la confronta y riña con ella hasta que le dispara accidentalmente con la pistola que la francesa cargaba, dejándola muerta. Los Manette regresan a Londres junto a Darnay para tener una vida feliz de ahí en adelante. Carton muere en la guillotina, satisfecho con haber hecho esta acción que redime su mala conducta anterior, acción por la cual será siempre recordado por los descendientes de Lucie y Charles.
