По сюжету книги её главный герой, доктор Роберт Лэнгдон, профессор религиозной символогии Гарвардского университета, должен распутать убийство Жака Соньера, куратора Лувра. Тело Соньера было найдено внутри Лувра обнаженным и расположенным так же, как на знаменитом рисунке Леонардо да Винчи «Витрувианский человек», с зашифрованной надписью на его туловище. Эта надпись указывает на то, что ключ к тайне убийства нужно искать внутри знаменитых работ Леонардо да Винчи. Анализ таких работ Леонардо, как «Мона Лиза» и «Тайная вечеря», значительно помогает в решении этой загадки.

Главному герою романа предстоит решить две главные загадки:

• Что за тайну защищал Соньер, и почему он был убит?
• Кто убил Соньера и кто спланировал это убийство?

В романе есть несколько параллельных сюжетных линий, в которых участвуют различные персонажи. В конце книги все сюжетные линии собираются вместе и разрешаются.

Распутывание загадки требует решения серии головоломок. Секрет заключается в местонахождении Святого Грааля, в тайном обществе, так называемом Приоратом Сиона, и в ордене Тамплиеров. Католическая организация Опус Деи также играет важную роль в сюжете.