Сюжет романа не основывается ни на каком крупном историческом событии, однако это не означает, что автор игнорирует историческую хронику. В самом начале повествования Гюго указывает точную дату событий – 1482 г., далее, при описании празднества на Гревской площади и других реалий XV в., ссылается на многих авторов, чьи труды послужили ему источниками сведений: это французский хроникер Людовика XI Жеан де Труа; Филипп де Комин, мемуарист времен Людовика XI и его сына Карла VIII; Дю Брель, написавший книгу «Стиль Парижского высшего суда» (1330); автор работ по средневековой истории Парижа Андре Фавен (XVI в.); Анри Соваль, автор «Старого и нового Парижа» (1654); есть отсылки к мемуаристам и хроникерам событий предшествовавших веков: Жану де Жуанвилю, который был советником Людовика IX (прозванного Людовик Святой) и активно участвовал в крестовых походах этого короля (XIII в.), а также хроникерам X–XI вв. Эмуану и Эльгальдусу.
Размышляя об архитектуре, писатель апеллирует к таким именам, как Саломон де Брос, перестроивший один из главных залов парижского Дворца правосудия после пожара 1618 г., римский архитектор Марк Витрувий (I в. до н. э.), в трактате которого «Десять книг об архитектуре» обобщен опыт греческого и римского зодчества, итальянский зодчий и теоретик архитектуры Джакомо да Виньола (XVI в.), французский архитектор XVIII в. Жермен Суфло. Когда же речь заходит о герметике, Гюго вспоминает о Никола Фламеле (1330–1418) и Раймонде Люлле (1235–1315) – алхимиках или слывших таковыми.
Таким образом, при написании своего исторического романа Гюго пользовался разнообразными источниками, но к реальным фактам в сюжете его произведения можно отнести лишь детальные описания собора Парижской Богоматери и средневекового Парижа.
Обилие топографических подробностей бросается в глаза при чтении романа с самого начала. Особенно детально описывается остров Сите с расположенными на нем Собором Парижской Богоматери и королевским особняком, в котором дофин Карл V жил до переселения в Лувр (в 1358 г.), знаменитой готической часовней Сент-Шапель, построенной еще в XIII в., и Дворцом правосудия; на правом берегу Сены, перед Ратушей – Гревская площадь (кстати, так площадь называлась вплоть до 1830 г., когда она была переименована и стала Площадью Ратуши – Place de l’Hotel de Ville). В средние века эти места были средоточием жизни Парижа: народ собирался здесь не только на праздничные гуляния, но и чтобы поглазеть на то, как казнили преступников. Это привлекало толпы желающих получить удовольствие от жестокого зрелища; читатель узнаёт о всевозможных приспособлениях для казней и пыток. В романе Гюго на Гревской площади встречаются все основные персонажи: здесь танцует и поет цыганка Эсмеральда, вызывая восхищение толпы и проклятия Клода Фролло; в темном углу площади в жалкой каморке томится затворница; среди толпы бродит поэт Пьер Грен-гуар, страдающий от людского пренебрежения и от того, что у него снова нет еды и ночлега; здесь проходит причудливое шествие, в котором сливаются толпа цыган, «братство шутов», подданные «королевства Арго», т. е. воры и мошенники, скоморохи и бродяги, нищие, калеки; здесь, наконец, разворачивается и гротескная церемония коронования «папы шутов» Квазимодо, а затем – кульминационный для судьбы этого персонажа эпизод, когда Эсмеральда дает ему напиться воды из своей фляги. Описывая все это в динамике происходящих на площади событий, Гюго живо воссоздает «местный колорит» жизни средневекового Парижа, его исторический дух. Ни одна подробность в описании жизненного уклада старого Парижа не случайна. В каждой из них проявляются те или иные стороны массового сознания народа, специфика его представлений о мире и о человеке, верования или предрассудки людей. Все это были слагаемые «местного колорита» и «исторической психологии» – новых понятий в системе французской романтической историографии и философии истории.