Berlatarkan tahun 1841, Solomon Northup (Chiwetel Ejiofor) adalah seorang negro merdeka yang bekerja sebagai tukang kayu dan pemain biola terampil, dan tinggal bersama istri dan dua anaknya di Saratoga Springs, New York. Dua pria (Scoot McNairy dan Taran Killam) menawarinya pekerjaan sebagai musisi dua mingguan, tetapi mereka mencekoki Northup dengan minuman sampai mabuk dan ia terbangun dalam keadaan terantai, hendak dijual ke tempat perbudakan. Northup dikirim ke New Orleans dan diberi nama "Platt", dengan identitas seorang budak pelarian dari Georgia. Setelah dipukuli berulang kali, ia akhirnya dibeli oleh seorang pemilik perkebunan bernama William Ford (Benedict Cumberbatch).
Northup berhasil menjalin hubungan baik dengan Ford, seorang master yang cukup baik hati. Di perkebunan Ford, Northup merintis jalur air untuk mengangkut kayu dengan cepat dan efektif ke seberang sungai, dan Ford menghadiahinya sebuah biola sebagai ungkapan terima kasih. Tukang kayu di perkebunan Ford yang rasis bernama John Tibeats (Paul Dano) membenci Northup, dan mulai berupaya melecehkannya secara verbal. Setelah diperbudak selama 12 tahun, Northup kembali menjadi manusia bebas dan kembali ke keluarganya. Pada kredit penutup, dituturkan mengenai ketidakmampuan Northup dan kuasa hukumnya dalam menuntut orang-orang yang bertanggung jawab atas penculikan dan perbudakan terhadap dirinya, serta misteri seputar kematian dan pemakaman Northup.
