Del amor y otros demonios comienza con un prólogo que combina elementos de la realidad con otros ficcionales. Está firmado por Gabriel García Márquez en Cartagena de Indias y en el año 1994. Se trata de un breve apartado de tres páginas donde el autor cuenta que muchos años antes, en 1949, ha visitado el antiguo Convento de Santa Clara de la ciudad como reportero. La visita se da porque el lugar será vendido para construir un hotel, y deben exhumar los cuerpos enterrados allí. Son varias generaciones de autoridades civiles y eclesiásticas del período colonial. Entre las criptas, encuentran la tumba de una niña llamada Sierva María de Todos los Ángeles, que impresiona fuertemente al autor. Esto se debe a que el cadáver tiene una cabellera cobriza de veintidós metros y once centímetros. La imagen le recuerda una leyenda contada por su abuela sobre una marquesita de doce años con una cabellera larguísima, que muere de rabia y se convierte en santa para los pueblos del Caribe.
La novela propiamente dicha narra en cinco capítulos la vida de una niña de doce años llamada Sierva María de Todos los Ángeles, y tiene lugar en la ciudad de Cartagena de Indias a mediados del siglo XVIII. En ese momento, la ciudad ha sido desplazada por La Habana como puerto principal de la trata de personas esclavizadas en el Caribe, lo cual tiene un fuerte impacto negativo en la economía local. Sierva María es hija del marqués de Casalduero y de Bernarda Cabrera. Sus padres la rechazan desde que nace y es criada en el patio de los esclavos de la decadente casona familiar. Así, se forma en diferentes culturas africanas: habla tres lenguas africanas (congo, mandinga y yoruba) antes de aprender el español; danza y canta ritmos africanos, y practica la religión yoruba. Dominga de Adviento, una mujer negra esclavizada que funciona como la autoridad principal de la casa, se hace cargo de la niña como si fuera su madre. Los cuidados de Dominga aportan al aspecto físico de Sierva María sus dos rasgos principales. En primer lugar, cuando la niña nace parece que no va a vivir, pero Dominga promete a sus santos que, si sobrevive, no se cortará el cabello hasta el día de su casamiento. En segundo lugar, las jóvenes esclavas le regalan collares dedicados a los santos yoruba, a los que ella se aferra mucho.
El día que cumple doce años, la protagonista va al mercado del puerto junto a una mulata llamada Caridad del Cobre, que se hace cargo de ella cuando Dominga de Adviento muere. En esa oportunidad, Sierva María es mordida por un perro que puede tener rabia. Si bien la herida se cierra y no parece contagiada, cuando el padre se entera, decide mudarla a la casa principal para protegerla. Entonces, llama a una larga serie de médicos y curanderos, que aplican tratamientos invasivos y terminan por reabrir la herida y provocarle fiebres. La niña tiene comportamientos cada vez más disruptivos y, a través de los rumores, toda la ciudad se entera de la situación. Así, el obispo, don Toribio de Cáceres y Virtudes determina que está poseída por el demonio y se reúne con el marqués para convencerlo de encerrar a la niña en el Convento de Santa Clara.
El convento es regido por Josefa Miranda, la abadesa, una mujer malhumorada y estricta que detesta a la protagonista desde el primer momento. Sierva María es aislada y encerrada en una celda en el pabellón de las enterradas vivas, que antes se ha usado para las prácticas de la Inquisición. Mientras tanto, el obispo determina que Cayetano Delaura, un sacerdote de su confianza, se haga cargo del caso. Esto quiere decir que Delaura debe exorcizar a la chica. Al principio no quiere hacerlo, pero el obispo le asegura que es un modo de conseguir un puesto importante en la Biblioteca del Vaticano. Cayetano Delaura es un hombre de treinta y seis años nacido en España, que solo tiene interés por la lectura y se ha destacado por sus virtudes religiosas. Pero al conocer a la protagonista se obsesiona con ella, se considera enamorado y comienza a romper las reglas para visitarla y seducirla. La niña no corresponde estos sentimientos directamente: lo ataca, lo escupe, le pide que se vaya, llora, remarca la gran diferencia de edad entre ambos y se muestra asustada. Sin embargo, sin muchas explicaciones, el narrador de pronto relata que ambos están enamorados. Es por ello que la noción de "amor" de la obra es compleja y muchas veces tiene connotaciones negativas.
En determinado momento, el obispo se entera de la situación y envía a Cayetano a trabajar como enfermero en el hospital de las personas con lepra para separarlo del caso. Sin embargo, la obsesión es tan fuerte que se escapa por las noches y se infiltra en el convento para visitar a la chica. Sierva María le propone escaparse juntos a San Basilio de Palenque, una comunidad de personas negras que se escapan para vivir en libertad, pero él no se lo toma en serio porque sigue creyendo en las leyes de la iglesia y espera conseguir el perdón para poder casarse. De todos modos, nada de esto ocurre: un día, un grupo de monjas detiene a Cayetano en el convento y él es desplazado definitivamente al hospital de los leprosos. Nunca más visita a Sierva María, y ella no entiende por qué.
Al mismo tiempo, el obispo determina que asumirá él mismo los exorcismos. El marqués, arrepentido de sus decisiones, ha intentado sacar a la hija del convento, pero no se lo han permitido. El final de la historia implica una escalada de violencia contra la protagonista. Sierva María es rapada y la obligan a vestir una camisa de fuerza durante varios días. Ella decide dejar de comer y, una semana más tarde, la encuentran muerta en su celda. El cadáver tiene la piel de una recién nacida, y su cabellera comienza a crecer nuevamente.
