Da Vinci Code s’ouvre sur le meurtre sanglant du conservateur du Louvre, Jacques Saunière, par un moine en bure présenté comme membre de l’Opus Dei. Rapidement, un professeur de Harvard, Robert Langdon, est appelé sur les lieux du crime. Il comprend que le conservateur assassiné était un membre du Prieuré de Sion, et qu’il est mort à cause du secret.
Une course de vitesse, doublée d’une chasse au trésor, s’engage alors. D’un côté, Langdon, associée à une jeune policière, Sophie Neveu, s’efforce de décrypter les indices laissés par Saunière pour remonter la piste du Saint Graal. De l’autre, le moine tueur, dénommé Silas, cherche à effacer toutes les traces du secret, qui pourrait mettre en péril l’existence même de l’Église. Il agit sur les ordres d’un « Maître » mystérieux, et ne recule devant rien, éliminant un par un tous les affidés du Prieuré de Sion. La police, qui suspecte d’abord Langdon du meurtre de Saunière, est également sur la trace des deux héros en fuite.
Guidés par des indices laissés par Léonard de Vinci dans ses tableaux, Langdon et Sophie Neveu vont du Louvre au coffre-fort d’une banque parisienne, puis s’envolent pour l’Angleterre, Londres puis l’Écosse. Langdon dévoile peu à peu à Sophie le résultat de ses propres recherches savantes sur le Graal et le culte du « féminin sacré » dont Marie Madeleine serait une sorte de témoin.
Pendant ce temps, les agissements de Silas s’éclairent d’un nouveau jour. Le « Maître » qui manipule le moine a conclu un marché avec le prélat de l’Opus Dei, Mgr Aringarosa : il lui offre de récupérer les « documents » contenant le secret du Graal, en échange de 20 millions d’euros. Aringarosa devait en outre mettre Silas, son protégé, au service du « Maître ».
Pour le prélat, cette offre est inespérée : elle lui permettra peut-être, en exerçant un chantage sur l’Église, de sauver l’Opus Dei que le nouveau pape, d’orientation libérale, veut désavouer. En effet, quelle que soit l’hostilité du pape envers l’Opus Dei, il ne saurait accepter que soit divulgué le secret sur la véritable histoire de Jésus, et sur la trahison de son dessein par l’Église catholique. En récupérant les documents sur le Graal, Aringarosa dispose d’un moyen de pression tout puissant : l’Église doit renoncer à supprimer l’Opus Dei, en échange des documents secrets.
Les documents ne seront pas retrouvés. Aringarosa comprend, trop tard, qu’il a été joué par le Maître, qui se révèle être un certain Leigh Teabing : celui-ci n’a jamais eu l’intention de livrer les documents à l’Église, qu’il déteste ; il voulait simplement se couvrir en les faisant chercher par le moine Silas. Bien plus, Teabing avait assuré Aringarosa que le sang ne serait pas versé. Silas sera tué par la police, Teabing arrêté, Aringarosa disculpé au nom de sa bonne foi.
Quant à Langdon et Neveu, à défaut de découvrir les documents, ils auront compris le sens profond du « secret » : la vraie religion est ouverte au « féminin sacré », dont Marie-Madeleine n’est qu’une figure. Une religion centrée sur la « culte de la déesse », et non la religion machiste incarnée par l’Église catholique. Sophie Neveu se voit même révéler la véritable histoire de sa famille, et apprend qu’elle n’est autre… que la dernière descendante des Mérovingiens, et donc du Christ et de Marie Madeleine.
À la fin du roman, Langdon est ramené au point de départ de toute l’histoire : le musée du Louvre, et sa pyramide inversée qui symbolise à la fois Marie-Madeleine, le Saint Graal, et le principe féminin sacré. La recherche d’un document matériel s’achève en « quête mystique », en pèlerinage, et il tombe à genoux au pied de la pyramide…