羅浮宮館長賈克索尼耶赫在館內被一名身穿修道服的持槍男子西拉追殺展開,西拉逼問索尼耶赫拱心石的下落,索尼耶赫與其他三位「守護者」一樣在臨死前撒了同樣的謊,說拱心石在巴黎聖蘇比教堂里的玫瑰經線下,西拉信以為真,開槍射中索尼耶赫的腹部之後離開。與此同時,美國宗教符號學教授羅柏蘭登作為客座講師正在巴黎進行一場關於符號學和女性崇拜的演講。法國警方找到了他並將其帶到羅浮宮的案發現場。索尼耶赫在臨死前用隱寫筆和自己的血寫下了一些訊息,並將自己的身軀擺成了達文西著名的畫《維特魯威人》的樣子。警察長官伯居法舍由此詢問蘭登對這個迷局的解釋看法。
此時法國警方密碼破譯員蘇菲納佛趕來現場,通過電話留言通知蘭登他已身處危險,必須儘快秘密離開。疑惑的蘭登託辭洗臉來到衛生間見到了蘇菲,蘇菲告訴蘭登索尼耶赫死前在地上寫下蘭登的名字,因此警方已經認定他為兇手,並協助蘭登將身上的跟蹤裝置扔到了窗外疾駛的卡車上,引開了警方。蘇菲揭示了自己索尼耶赫孫女的身份,相信索尼耶赫要蘭登幫助解開疑團,傳達密信給她。正在警方追逐那輛放著跟蹤器的卡車時,蘇菲和蘭登回到案發現場。蘭登驚人的發現索尼耶赫死後留下的句子是字母前後顛倒的謎語,並據此來到達文西的畫作《蒙娜麗莎》前,接著由上面的另一串字謎找到了在名畫《岩間聖母》背後的一串有百合花飾裝飾的鑰匙。警方隨後發現被騙,迅速趕回羅浮宮。蘇菲兩人逃出來後前往美國大使館受阻,於是躲到巴黎市中心的一個公園。蘭登發現鑰匙上有一串地址,兩人跟隨地址來到蘇黎世存托銀行巴黎分行。銀行警衛發現兩人是警方通緝犯後通知警方。與此同時蘇菲和蘭登兩人利用索尼耶赫死後留下的訊息和鑰匙拿到了封存已久的保險箱。箱子裡是一個藏密筒,要打開必須要輸入正確的5個字母的密碼,如果藏密筒損壞,裡面的莎草紙就會被流出的醋液腐蝕消失。
殺人者西拉在得到以為是正確的訊息之後打電話告訴自己的主教曼紐爾艾林葛若薩主教。西拉是個得了白化病的主業會獻身者,年輕時因為殺了暴力的父親而進入監獄,後來被艾林葛若薩主教挽救,從此信奉主業會並嚴格遵守肉體苦修的修行戒律。主教和西拉受一個自稱「老師」的人指使,決定搶到並摧毀傳說中的「聖杯」,以保護自己的宗教。
而蘇菲與蘭登於逃亡過程中,警方很快趕到蘇黎世存托銀行,銀行經理扮作保險柜運輸司機協助兩人逃出了銀行。蘇菲在車廂內告訴蘭登,她小時候祖父一直啟發她進行各種猜謎活動,還做過一個簡單的藏密筒給她。蘇菲的父母和哥哥小時候因為一場車禍而死,祖父索尼耶赫從此把他撫養成人,但後來爺孫兩人關係惡化很少來往。此時車停在了叢林裡,銀行經理打開後備箱,逼兩人交出藏密筒,但經過一番搏鬥後蘭登和蘇菲兩人搶到藏密筒開著卡車逃離。警方此時已根據車上的引導裝置監視到兩人的行蹤。兩人駕車來到蘭登的朋友,研究聖杯的專家利提賓爵士的私人城堡。法舍警長得知該情況,秘密緻電艾林葛若薩主教告訴了他情況,因此西拉也動身前往城堡。
提賓給兩人講述了關於聖杯和錫安會的秘密。兩千年來錫安會一直致力於保護聖杯,即耶穌的妻子抹大拉的瑪麗亞及她和耶穌的後代。其核心團隊有四個人,蘭登確定死去的四個人就是錫安會當代的核心團隊,而蘇菲的祖父索尼耶赫正是其首領。由於耶穌有後代的事實會威脅到耶穌的神性以及整個基督宗教(天主教、基督新教和正教會)的根基,所以羅馬教廷一直設法尋找並消滅聖杯。蘭登表示蘇菲就是現在唯一的聖杯守護者,並且手中的藏密筒就是所謂的「拱心石」。提賓非常興奮,告訴他們拱心石裡面就是找到聖杯的線索地圖。此時西拉突然闖了進來,試圖搶走拱心石。一番搏鬥之後西拉被打暈,三人帶著西拉逃走。警察跟蹤他們但隨後卻跟丟了。
提賓安排私人飛機前往蘇黎世,飛機上蘭登在藏密筒的盒子上發現了一個密信。三人斷定密信所說的地點是倫敦的聖殿騎士教堂,飛機隨後轉往倫敦。到達倫敦機場後,三人智斗倫敦警方,巧妙逃脫。當他們來到聖殿騎士教堂後發現這裡並沒有密信里所說的圓球狀墳墓,正當三人疑惑時,西拉又闖了進來,抓住蘇菲作為人質,提賓的管家黑密也進來,結果黑密竟然用槍逼著蘭登交出了藏密筒,並打暈了主人提賓。蘭登和蘇菲隨後逃了出來,在公車上利用手機上網查到了正確的教堂和墳墓,即位於倫敦西敏寺的牛頓墓。此時管家黑密完成任務後被主人提賓毒死,原來提賓是整個事件的主謀,即所謂的「老師」。提賓隨後報警,警方來到主業會在倫敦的居所,將本以為趕到這裡跟「老師」交易的艾林葛若薩主教抓獲,並擊斃了回到這裡等待獎勵的西拉。兩人臨死前才知道自己被出賣了。
蘭登和蘇菲趕到西敏寺的牛頓墓前,正在思考時,提賓來到了身邊。他告訴兩人正是他欺騙主業會企圖拿到聖杯,從而解開兩千年以來的秘密,但提賓仍然需要兩人的幫助打開藏密筒。他用槍脅迫兩人告訴他打開藏密筒的密碼,蘭登在一旁拿著藏密筒良久,最終告訴提賓自己無法解開謎團,並把藏密筒扔向空中,提賓為了保住藏密筒放棄了人質蘇菲,但最終藏密筒還是摔在地上遭到損毀。此時倫敦警方趕到,帶走了提賓。此時蘭登告訴蘇菲其實自己當時已經解開謎團並拿到了當中的紙條。紙條上標明聖杯在蘇格蘭的羅斯林教堂。
於是蘭登和蘇菲來到羅斯林教堂。在地下的秘室發現了抹大拉的瑪麗亞的石墓已經被移走,但兩人隨後發現蘇菲其實正是耶穌的後人,即聖杯。「守護者」的首領索尼耶赫在車禍後將這個耶穌後裔當親生孫女一樣撫養。蘇菲由於偶然看到索尼耶赫和同伴進行的宗教的性儀式才與索尼耶赫斷絕了來往。兩人出來密室,發現教堂里已經站滿了人。一個老太太告訴蘇菲,他們都是聖杯的守護者,她本人正是蘇菲的祖母。真相大白之後,蘇菲回到祖母身邊,而蘭登則回到巴黎。
一次剃鬚流血意外中,偶然的血痕讓蘭登猛然理解到密信的內容。他跑出來沿著巴黎市內地下的羅斯經線一路走,最終來到了羅浮宮門前的倒金字塔下,原來抹大拉瑪麗亞的石棺就在這玻璃金字塔下方的地板內。此時蘭登半跪在金字塔前,和當年無數保衛聖杯的聖殿騎士一樣致敬這個秘密。