Der Physiker und ehemalige Theologe Leonardo Vetra wird ermordet in seinem Büro im CERN aufgefunden. Sein Kopf ist nach hinten verdreht und ein Auge fehlt. Auf seiner Brust ist ein Ambigramm mit der Aufschrift Illuminati eingebrannt. Maximilian Kohler, der Generaldirektor des CERN, lässt daraufhin Robert Langdon, einen Symbologen der Universität Harvard, einfliegen und kurze Zeit später trifft auch Vetras Adoptivtochter Vittoria ein, die als Physikerin und Meeresbiologin ebenfalls im CERN beschäftigt ist. Sie erklärt den Herren, dass ihr Vater, der die Vereinigung von Religion und Wissenschaft anstrebte, Antimaterie schuf und so im Teilchenbeschleuniger den Urknall in kleinerem Ausmaß nachbildete. Auf Vittorias Wunsch hatten Vater und Tochter gemeinsam ein Viertelgramm der Antimaterie hergestellt, die beim Kontakt mit Materie alles im Umkreis von rund einem Kilometer vernichten würde. Im unterirdischen Labor stellt Vittoria schockiert fest, dass die Illuminati mit Leonardos Auge den Retina-Scanner überwunden und den Behälter mit der Antimaterie gestohlen haben, dessen Magnetfeld nur für 24 Stunden mit Energie versorgt wird.

Als das CERN die Nachricht erhält, dass die Illuminati durch Infiltration im Vatikan eingedrungen und die Antimaterie versteckt haben, fliegen Langdon und Vittoria nach Rom. Nun wird deutlich, welche Ausmaße die drohende Explosion hätte. Die Illuminati würden mit dem Hauptsitz der katholischen Kirche nicht nur ihren Erzfeind vernichten, sondern auch alle Kardinäle, die sich gerade zum Konklave in der Sixtinischen Kapelle versammeln. Nachdem die beiden Wissenschaftler Oberst Olivetti, den Kommandanten der Schweizergarde, und den Camerlengo Carlo Ventresca über die Gefahr aufgeklärt haben, meldet sich ein Assassine, der im Auftrag der Illuminati die vier Favoriten der Papstwahl (i preferiti) entführt hat. Ab 20 Uhr soll zu jeder vollen Stunde einer der vier Kardinäle irgendwo in Rom auf einem „Altar der Wissenschaft“ ermordet werden. Zusätzlich nimmt der Assassine Kontakt mit dem BBC-Reporter Gunther Glick auf, um die Medien als „rechten Arm des Terrorismus“ zu benutzen.

In Galileo Galileis Werk Diagramma della Verità, das im vatikanischen Geheimarchiv liegt, finden Langdon und Vittoria die ersten Hinweise auf den „Pfad der Erleuchtung“, der über die vier Elemente zum geheimen Versammlungsort der Illuminati führen soll. Langdon vermutet „Santis irdnes Grab“ zunächst im Pantheon, doch gemeint ist ein Grab, das vom Baumeister Raffael geschaffen wurde. Es befindet sich in der Chigi-Kapelle in der Kirche Santa Maria del Popolo. Wegen des Irrtums kommen Langdon und Vittoria ebenso wie Olivettis Schweizergarde zu spät. Kardinal Ebner aus Frankfurt wurde bereits mit Erde erstickt und trägt das Brandzeichen EARTH. Mittlerweile hat auch Glick zusammen mit seiner Videografin erkannt, dass es Interessanteres zu berichten gibt als das Konklave. Die in der Chigi-Kapelle aufgestellte Skulptur Habakuk und der Engel verweist auf den nächsten Schauplatz der Mordserie.

Auf dem Petersplatz dient die Plakette West Ponente neben dem Obelisken als Verbindung zum Element Luft. Dort legt der Assassine den Kardinal Lamassé aus Paris mit zerstochenen Lungen und dem Brandmal AIR ab. Langdon und Vittoria konnten den Mord wieder nicht verhindern und werden wieder von der BBC gefilmt. Nun berichten weltweit alle Medien über die Unruhen im Vatikan und verbreiten das Gerücht, dass der verstorbene Papst mit Heparin vergiftet wurde. Vittoria untersucht zusammen mit dem Camerlengo, der vom Heiligen Vater aufgezogen wurde, den Leichnam, dessen schwarze Zunge den Mord bestätigt. Langdon findet gleichzeitig mit einer Liste von Berninis Werken heraus, dass die Verzückung der Heiligen Theresa der nächste Wegweiser ist.

Als Langdon und Vittoria in der Kirche Santa Maria della Vittoria ankommen, hat der Assassine dort bereits ein großes Feuer entzündet, über dem Kardinal Guidera aus Barcelona an Ketten hängt und bei lebendigem Leib verbrennt. Auf seiner Brust prangt das Mal FIRE. Als Vittoria den ebenfalls ermordeten Oberst Olivetti entdeckt, wird sie vom Assassinen entführt. Langdon gerät unter einen steinernen Sarkophag, aus dem ihn die Feuerwehr rettet. In der Zwischenzeit hat der Camerlengo das Konklave unterbrochen, um sich mit einer emotionalen Ansprache an die Medien zu wenden, in der er den Erfolg der Wissenschaft als Pyrrhussieg darstellt, bei dem die Menschen die religiöse Orientierung verloren haben.

Langdon findet heraus, dass die Altäre der Wissenschaft in der Form eines Kreuzes angeordnet sind und dass der letzte Kardinal am Vierströmebrunnen hingerichtet werden soll. Der Amerikaner ist diesmal rechtzeitig am Tatort, kann den Assassinen aber nicht darin hindern, den italienischen Kardinal Baggia zu ertränken. Nachdem er sich mit einem Täuschungsmanöver gerettet hat, bemerkt Langdon, dass die Taube auf dem Obelisken als Ersatz für einen Engel dient und auf die Kirche der Illuminaten zeigt, die Engelsburg. Langdon trifft gerade rechtzeitig ein, um Vittoria vor dem Auftragsmörder zu retten. Gemeinsam gelingt es ihnen, den Assassinen vom Balkon zu stürzen und damit zu töten. Als sie hinüber zum Vatikan blicken, sehen sie zu ihrer Überraschung, wie Maximilian Kohler als „Samariter der elften Stunde“ empfangen wird. Kohler ist angeblich Janus, der Leiter der Illuminaten, der den Camerlengo als letzten Feind persönlich töten wird.

Langdon und Vittoria laufen durch den Passetto von der Engelsburg in den Vatikan zum päpstlichen Amtszimmer, wo sich der Camerlengo und Kohler zum Gespräch unter vier Augen getroffen haben. Da man Kohler als Janus betrachtet, wird er erschossen. Kurz vor seinem Tod kann der Generaldirektor, der sich eigentlich nur dafür rächen will, dass ihn seine religiösen Eltern zum Krüppel werden ließen, Langdon einen kleinen Camcorder mit einer wichtigen Botschaft überreichen. Der Camerlengo trägt das Brandzeichen mit allen vier Ambigrammen auf seiner Brust, den Diamanten der Illuminati.

Langdon und Vittoria versuchen, den schwer verletzten Camerlengo ins Krankenhaus zu bringen. Sie kommen jedoch nur bis zur Treppe vor dem Petersdom. Der Camerlengo täuscht vor den versammelten Menschen auf dem Petersplatz eine göttliche Eingebung vor und steigt hinab in die Nekropole im Petersdom, verfolgt von Langdon, Vittoria, drei Schweizergardisten und der BBC-Kamera, die das Geschehen live überträgt. Der Camerlengo nimmt die Antimaterie, die er auf dem Grab des heiligen Petrus fand, mit nach oben. Gemeinsam mit Langdon fliegt er wenige Minuten vor Mitternacht im Hubschrauber senkrecht über dem Petersplatz nach oben. In ausreichender Höhe explodiert die Antimaterie, ohne dass jemand im Vatikan zu Schaden kommt. Wenige Augenblicke später sehen die Menschen den Camerlengo wie eine göttliche Erscheinung auf dem Petersdom.

Er ist kurz vor der Explosion mit einem Fallschirm aus dem Hubschrauber abgesprungen. Auch Langdon konnte sich rechtzeitig vor der Annihilation der Antimaterie retten und wurde nach seiner Landung im Tiber im Krankenhaus auf der Tiberinsel behandelt. Dort sieht er das Video aus dem Camcorder, das ein Geständnis des Camerlengos zeigt. Ventresca gibt zu, Leonardo Vetra und den Papst ermordet sowie den Assassinen beauftragt zu haben. Als Langdon den schockierten Kardinälen in der Sixtinischen Kapelle das Video zeigt, offenbart der Camerlengo außerdem, dass der Papst ein Kind gezeugt hat. Dies ergab für ihn neben der Abneigung gegenüber der Wissenschaft ein weiteres Motiv für seine Morde. Die Illuminati dienten ihm nur als Vorwand, um die Menschen zu verängstigen. Allerdings verrät erst Zeremonienmeister Mortati, der als Advocatus Diaboli für den verstorbenen Papst agierte, die ganze Wahrheit. Das Kind des Papstes, der durch künstliche Befruchtung und damit ohne Verstoß gegen das Keuschheitsgelübde zum Vater wurde, ist Ventresca selbst.

Der Camerlengo inszeniert vor den Augen der Menschen auf dem Petersplatz und an den Fernsehschirmen seine Selbstverbrennung. Alle beteiligten Personen, die über die wirklichen Ereignisse Bescheid wissen, verpflichten sich zu schweigen, um den bei vielen Menschen durch die wundersame „Errettung“ des Vatikans neu aufgekeimten Glauben nicht zu zerstören. Die Kardinäle wählen Mortati im Konklave zum neuen Papst. BBC-Reporter Glick enthüllt, dass auch Ventresca durch Akklamation für ein paar Minuten gewählter Papst war. Langdon, der den Illuminati-Diamanten als ständige Leihgabe vom Vatikan erhält, zieht sich mit Vittoria zurück ins Hotel Bernini.

Der Roman hat mehrere Haupt- und zahlreiche Nebenpersonen, die – wie auch die Geschichte – allesamt fiktiv sind.
Robert Langdon

Der 45-jährige Protagonist Robert Langdon ist Professor für Kunstgeschichte mit dem Fachgebiet Symbologie an der Universität Harvard. Der unverheiratete Mann, der als versierter Fachmann gilt, hat nicht nur Kunstgeschichte, sondern auch Architektur studiert. In früheren Jahren war er Turmspringer und Schwimmer, was ihm im Vierströmebrunnen das Leben rettet.

Er leidet an Klaustrophobie, welche zurück in seine Kindheit zurückführt, als er auf einem offenen Feld in einen tiefen Brunnen fiel und fast gestorben wäre. Diese Angst wird ihm in der Geschichte mehrere Male fast zum Verhängnis. Markenzeichen Robert Langdons ist eine Micky Maus-Armbanduhr, die im Dunkeln leuchtet. Diese trägt er bereits seit seiner Kindheit und sie hat, vor allem in Situationen, in denen seine Klaustrophobie auftritt, eine beruhigende Wirkung auf ihn. Sein Vater starb, nachdem er mit einem Fahrstuhl des Eiffelturms abstürzte. Robert, er war zu diesem Zeitpunkt noch ein Kind, überlebte den Absturz.

Die Figur Robert Langdon ist ebenfalls Hauptperson in den Bestsellern Sakrileg sowie in Das verlorene Symbol, die ebenfalls von Dan Brown geschrieben wurden.
Leonardo Vetra

Leonardo Vetra ist Teilchenphysiker am CERN und katholischer Priester. Der Adoptivvater von Vittoria Vetra entwickelte die Herstellung der Antimaterie, während seine Tochter an der komplizierten Konservierung forschte. Außerdem suchte er nach Verbindungen von Wissenschaft und Religion. Er ist das erste Mordopfer im Buch („Wissenschaft und Religion sind kein Widerspruch. Die Wissenschaft ist nur zu jung zum Begreifen“), so simulierte er mit der Antimaterie in einem sehr viel kleineren Maßstab den Urknall. Sein herausgeschnittenes Auge diente dazu, dass die vermeintlichen Illuminati Zutritt zu seinem mittels Netzhautscanner gesicherten Labor erhalten und den Antimateriebehälter stehlen konnten. Er und seine Tochter forschten lange Zeit erfolgreich mit der Antimaterie. Sie sollte die Energiequelle der Zukunft werden, also friedlich genutzt werden. Da Kohler Leonardo für äußerst begabt hielt, ließ er ihn lange Zeit gewähren und stellte keine Fragen bezüglich seiner Tätigkeiten.
Vittoria Vetra

Vittoria Vetra ist Physikerin und Meeresbiologin am CERN sowie Yoga-Lehrerin. Sie ist die Adoptivtochter von Leonardo und trifft fast zeitgleich mit Langdon am CERN ein. Die beiden sind fortan in alle Geschehnisse involviert.
Maximilian Kohler

Maximilian Kohler ist der Generaldirektor des CERN. Er leidet schwer an Asthma und einer anscheinenden Querschnittslähmung, benutzt einen Elektro-Rollstuhl und hat eine emotionslose Ausstrahlung. Er verachtet die Kirche, weil er ihr die Schuld an seiner Behinderung gibt. Als Kind haben seine gläubigen Eltern den behandelnden Ärzten nicht gestattet, ihrem kranken Sohn Medikamente zu geben, die ihn geheilt hätten. Hätte ein Arzt ihm nicht unbemerkt eine Spritze gegeben, wäre er gestorben. Kohler gibt sich voll und ganz der Wissenschaft hin und wird vom Kollegium respektiert (von den Forschern am CERN wird er „König Kohler“ genannt). Er hat kurz vor den Morden Kontakte zum Vatikan gehalten. Er ist derjenige, der die Polizei die ganze Zeit aus dem Spiel halten kann und Robert Langdon aus Amerika „einfliegen“ lässt. Später kommt er als „Samariter der elften Stunden“ also als (angeblicher) Retter des Vatikans in die Vatikanstadt. Fälschlicherweise wird er dennoch zuerst für denjenigen gehalten, der mit dem Decknamen „Janus“ dem Assassinen Befehle erteilt hat und wird deshalb unglücklicherweise erschossen.
Oberst Olivetti

Oberst Olivetti ist der Kommandant der Schweizergarde; Oberst Olivetti informiert Kohler darüber, dass sich der Antimateriebehälter in der Vatikanstadt befindet und verlangt von Langdon und Vittoria eine Erklärung. Er ist sehr misstrauisch gegenüber den Beiden und verweigert ihnen zunächst die Kooperation. Nachdem Langdon den ersten Altar der Wissenschaft ausfindig gemacht, begleitet Olivetti ihn und Vittoria und unternimmt alles Mögliche, um die Kardinäle zu retten und den Assassinen zu fangen. In der Santa Maria della Vittoria bricht der Assassine ihm das Genick.
Hauptmann Rocher

Hauptmann Elias Rocher ist Offizier der Schweizergarde und Verbindungsmann von Kohler. Er leitet die Suche nach dem Antimateriebehälter und ist trotz ausbleibenden Erfolgs zuversichtlich, den Behälter rechtzeitig zu finden. Rocher wird von Kohler über den Verrat des Camerlengos informiert und gestattet ihm dann einen Besuch bei dem Kammerdiener. Rocher lässt Kohler absichtlich bewaffnet hinein. Nachdem alles danach aussieht, dass Kohler eigentlich „Janus“ ist und den Camerlengo angegriffen hat, erschießt die Schweizergarde den Generaldirektor des CERN. Rocher wird vom Camerlengo als Illuminatus beschuldigt und von Chartrand erschossen.
Leutnant Chartrand

Leutnant Chartrand ist ein junger und engagierter Leutnant der Schweizergarde, der stets tapfer bleibt. Am Ende erschießt er Rocher in der Annahme, den Camerlengo damit vor einem Anhänger der Illuminati zu retten.
Der Assassine

Der unbekannte Assassine ist ein arabischstämmiger Auftragsmörder der Illuminati (wie er annimmt). Er ermordet erst Leonardo Vetra und entführt und ermordet dann die vier Papstkandidaten.
Carlo Ventresca

Carlo Ventresca ist der vertraute Sekretär des Papstes vor dessen Tod; diese Funktion wird im Roman (fälschlich) Camerlengo genannt.

Er wird von seiner Mutter Maria großgezogen, die er immer liebevoll „Maria benedetta“ nennt. Auf die Frage nach seinem Vater antwortet seine Mutter immer, dass er bereits vor Carlos Geburt gestorben sei und dass nun Gott sein Vater wäre. Sie erzieht ihn streng katholisch, indem sie den Jungen jeden Tag mit zur Messe nimmt.

Während eines Urlaubs auf Sizilien wird ein Bombenanschlag auf die Kirche verübt, in der sie sich zu diesem Zeitpunkt befinden. Carlo ist der einzige Überlebende. Später sagt er, dass Gott ihn gerettet habe, indem er ihn in eine geschützte Ecke rief.

Ein Bischof aus Palermo nimmt sich schließlich seiner an und Carlo lebt und lernt unter Mönchen. Als Carlo 16 Jahre alt wird, beschließt er freiwillig in der Armee zu dienen, um das Böse besser verstehen zu lernen. Er weigert sich eine Waffe abzufeuern, also lehrt man ihn einen Helikopter zu fliegen. Nach zwei Jahren tritt er dem Priesterseminar bei. Als der Bischof zum Papst gewählt wird, nimmt er seinen Schützling mit und ernennt ihn zu seinem Camerlengo.

Auch wenn sich zeigt, dass Carlo sehr wohl mit der modernen Welt vertraut ist, sind seine Ansichten doch sehr altmodisch. Er gerät mit dem Papst in einen Streit, in dem dieser ihm offenbart, dass er ein Kind gezeugt habe. Verletzt und enttäuscht über diesen Verrat an Gott und der Kirche (seine Mutter hat ihm immer gesagt, dass ein Versprechen zu Gott das wichtigste Versprechen überhaupt sei), findet sich Carlo schließlich vor dem Grab des Petrus wieder, wo er glaubt, von Gott seinen Auftrag zu erhalten. Daraufhin ermordet er den Papst mit dessen eigenem Medikament und gibt sich als Janus, den Anführer der Illuminati aus, um den Assassinen mit den weiteren Morden zu beauftragen.

Als Maximilian Kohler Carlo mit seinen Taten konfrontiert, brandmarkt er sich selbst mit dem Illuminati-Diamanten. Während er schwer verletzt und im Delirium nach draußen getragen wird, springt er plötzlich auf und gibt vor, eine Nachricht von Gott zu erhalten, die ihm die Position der Antimaterie verrät. Er und Langdon benutzen einen Helikopter, um die Antimaterie wegzuschaffen. Carlo springt mit dem einzigen Fallschirm aus dem Helikopter und landet sicher in den Vatikanischen Gärten. Anschließend steigt er auf den Petersdom und präsentiert den jubelnden Massen ein perfektes Wunder.

Aber Langdon hat zuvor von Kohler eine Videokassette erhalten, auf der Carlos Geständnis aufgezeichnet ist. Vor den entsetzten Kardinälen versucht Carlo seine Taten zu rechtfertigen, stößt jedoch nur auf Unverständnis. Dann erklärt Kardinal Mortati Carlo die ganze Geschichte: Dass der Papst sich in eine Nonne, Maria, verliebt hatte, dass ihr Kind durch künstliche Befruchtung gezeugt und daher (so der Roman) kein Gelübde gebrochen worden sei. Mortati offenbart schließlich, dass Carlo das leibliche Kind des Papstes ist.

Als Carlo die Folgen seiner Handlungen erkennt, nimmt er sich das Leben, indem er sich auf dem päpstlichen Balkon anzündet und damit für die Menge am Petersplatz wie in einem Flammenmeer zum Himmel aufsteigt. Seine Asche wird heimlich in einer Urne im Sarkophag seines Vaters beigesetzt.

Wie sich später herausstellt, haben die Kardinäle Carlo unwissentlich zum Papst gewählt, als sie im Durcheinander des Abends vor Freude seinen Namen riefen.
Kardinal Mortati

Der 79-jährige Saverio Kardinal Mortati ist Mitglied des Kardinalskollegiums sowie Leiter der Papstwahl. Seine Person gewinnt gegen Ende des Romans an Bedeutung, als er zugibt, von dem Kind des Papstes gewusst zu haben und schließlich auch zum neuen Papst gewählt wird. Er lässt Langdon schließlich den Brandmal-Stempel der Illuminati in Diamantform („Earth, Air, Fire, Water“) in Form eines Ambigramms als ständige Leihgabe übergeben mit der Bitte, dass er dieses Ambigramm in seinem Testament wieder der Kirche zurückführt.
Gunther Glick

Gunther Glick ist ein BBC-Fernsehreporter und Hobby-Symbologe, der erstmals für die BBC berichtet (er war zuvor Reporter des Boulevardblattes British Tattler), wird vom Hashishin exklusiv für die Berichterstattung eingespannt. Hierin sieht er ein Sprungbrett für seine Karriere und weiß die einmalige Chance sofort zu nutzen.
Chinita Macri

Die 43-jährige Afro-Amerikanerin Chinita Macri ist Glicks leicht übergewichtige Kamerafrau (im Buch „Videografin“), die aus den Südstaaten der USA stammt; das neu zusammengestellte Team sollte eigentlich vom Konklave berichten, rückt aber eigenmächtig davon ab. Beide schreiben Fernsehgeschichte und erfahren den Höhepunkt ihrer Karriere.
Die Prefereti

Die 4 Prefereti sind die vier Kardinäle, welche als Favoriten für das Papstamt gelten. Unter ihnen befand sich der deutsche Kardinal Ebner aus Frankfurt, Kardinal Lamassé aus Paris/Frankreich, Kardinal Guidera aus Barcelona/Spanien und Kardinal Baggia aus Mailand/Italien.