Noli me tangere es, a la vez, una novela costumbrista sobre la Filipinas de la época anterior a su independencia de España, una novela romántica y sentimental acerca de amores contrariados o imposibles y un alegato contra la degradación moral de la sociedad filipina por la imposición de una religiosidad en los límites de la superstición. A todo ello se añade una reflexión política sobre las difíciles relaciones de la colonia con su metrópoli. Su argumento es el siguiente:
Crisóstomo Ibarra, un joven mestizo (hijo de español y de filipina), regresa a su patria después de haber pasado unos años en Europa para adquirir una formación más cosmopolita. A su vuelta descubre la manera terrible como ha muerto su padre: acusado falsamente por envidias, muere en la cárcel y su cuerpo es desenterrado del cementerio cristiano y arrojado al mar por indicación del párroco del pueblo, el franciscano fray Dámaso, antaño amigo suyo. Crisóstomo ama a una joven María Clara, y es correspondido por ella. Los padres de ambos habían sellado una promesa de matrimonio para cuando Ibarra regresara de Europa y en ese momento ambos jóvenes renuevan su pacto amoroso.
La llegada de Ibarra despierta los recelos de las poderosas órdenes religiosas, que temen la mala influencia que las ideas progresistas de Ibarra puedan ejercer en la adormilada sociedad filipina. Pero, a su vez, su vuelta ilusiona a quienes desean el progreso del país. Uno de los primeros proyectos de Ibarra es construir en su pueblo, San Diego, una escuela, pues piensa que la educación es la mejor semilla para el desarrollo y el despertar de la conciencia de los filipinos.
El núcleo de la narración se desarrolla alrededor de la festividad del patrono de San Diego. Se entremezclan las celebraciones religiosas (procesiones, misas solemnes y sermones) con otras profanas (copiosos banquetes, bailes, juegos callejeros y peleas de gallos). En un banquete, ante las intencionadas y malévolas provocaciones de fray Dámaso, Ibarra agrede físicamente al fraile, de resultas de lo cual los religiosos lo declaran excomulgado. Antes, el día de la puesta de la primera piedra de la escuela, Ibarra se había salvado apuradamente de un intento de asesinato, bajo la apariencia de un accidente. Protegido por el capitán general de Filipinas y por el Arzobispo de Manila, Ibarra es liberado de la excomunión y puede reanudar su idilio con María Clara.
Una nueva celada se trama alrededor de Ibarra: siendo totalmente ajeno al hecho, se le acusa de promover una revuelta contra el cuartel de la guardia civil y el convento de los franciscanos, a raíz de lo cual es encarcelado y enviado a Manila junto con otros presuntos e igualmente inocentes cabecillas de la rebelión. María Clara sufre un chantaje a causa del origen pecaminoso de su nacimiento y se ve obligada a romper su compromiso con Ibarra. Al final de la novela, Ibarra consigue escapar de la cárcel y del país, aunque se le da oficialmente por muerto en el intento de fuga. Creyendo fallecido a su enamorado, María Clara ingresa en un convento.
