Paris, 1859
Jules habite juste à côté de Notre-Dame de Paris. Depuis qu'il est né, la grande dame est en chantier. L'architecte Viollet-Le-Duc et ses artisans entreprennent de lui redonner sa splendeur d'antan. Jules assiste, fasciné, à l'avancée des travaux. Or, en 1859, Viollet-Le-Duc s'apprête à offrir une nouvelle flèche à la cathédrale de Paris. Charpentiers et couvreurs sont à l'ouvrage. Depuis la tour où il a installé son bureau, l'architecte suit toutes les opérations de très près. Il est sur tous les fronts, rien ne lui échappe.
Louise est la fille du gardien de Notre-Dame, le seul homme qui habite sur place et possède les clés de la cathédrale. Louise connaît la cathédrale comme sa poche. Elle est son terrain de jeu préféré. Elle y est presque aussi à l'aise qu'un magnifique chat noir qui escalade les toits de la cathédrale. A force de le voir, elle l'a baptisé Suif.
Mais les ouvriers n'aiment pas voir un chat noir au milieu de leur chantier. Ils sont superstitieux et cela porte malheur. Ils décident de tendre un piège à Suif pour s'en débarrasser. C'est compter sans l'intervention de Jules qui sauve le chat in extremis.
C'est ainsi que Jules et Louise font connaissance.
Un jour, des outils et des matériaux commencent à disparaître sur le chantier. Un homme est immédiatement soupçonné : le gardien. Il est le seul à avoir les clés en permanence. Jules et Louise vont devoir prouver son innocence.