In una ipotetica società del futuro, Guy Montag è un pompiere che ha il compito non di spegnere incendi, ma di bruciare i libri, considerati pericolosi dal Governo perché latori di tristezza per la popolazione ("Fahrenheit 451" è infatti la temperatura alla quale la carta prende fuoco). Montag vive come tutti i suoi concittadini, inconsapevole ma infelice; solo l'incontro con un vecchio, Faber, e l'amicizia con una ragazza "eccentrica", Clarisse, lo spingono a riflettere sulla realtà e gli inculcano la curiosità di conoscere cosa di tanto terribile nasconda la carta stampata. Incurante dei pericoli, porta a casa i libri che invece avrebbe dovuto distruggere e li legge, imparando ad amarli e a capirne il significato. Non trova però comprensione nella moglie, che trascorre tutto il tempo della giornata davanti alla televisione e che accetta senza discutere tutte le regole che il Governo impone. Montag reagisce a queste insensate costrizioni e si rivolge a Faber, col quale decide di ribellarsi. Ma il Segugio dei pompieri fiuta la presenza di libri nel suo appartamento e la moglie sporge denuncia; Montag viene costretto dal capo a bruciare i testi col lanciafiamme, ma dopo averlo fatto lo uccide e, dietro consiglio di Faber, scappa lontano dalla città. Nella foresta incontra altri ribelli, ognuno dei quali ha imparato un libro a memoria per conservare la cultura e la scienza tanto strenuamente avversate dalla società. Montag si prepara a vivere una nuova esistenza da vagabondo, mentre la città viene annientata da una guerra non annunciata dal Governo.

Attraverso un linguaggio simbolico ed evocativo, Bradbury ci presenta un mondo non troppo distante dal reale, nel quale le persone vivono da vegetali, senza pensare e senza porsi troppe domande; un mondo nel quale ciò che conta non è la sostanza, ma l'apparenza.
Le armi del Governo per abbattere alle radici ogni possibile ribellione e malcontento sono l'eliminazione dei testi scritti e la televisione, che offre una sola linea di pensiero, dilettando i cittadini anziché informarli sui veri problemi (si veda l'episodio finale della guerra, che nel corso della storia viene vista come un fatto quasi fantastico e che invece spazza la vita dalla città).
Inoltre, la popolazione è incitata continuamente ad agire: le automobili si muovono a una velocità pazzesca, il tempo libero viene considerato nocivo e deleterio, cosicché non si ha un solo istante per ragionare e gustare le piccole cose: il profumo di un fiore di campo, il dolce sguardo della luna, il sapore della pioggia fresca…

Per concludere, ispirandosi a questo romanzo François Trauffaut ha realizzato un film eccezionale; pur non attenendosi fedelmente alla storia, il regista è riuscito in maniera mirabile a conservarne l'atmosfera e, soprattutto, a far capire il significato dell'opera: solo colui che si pone dei dubbi, anche se non li risolve, si può considerare un vero uomo.
Non basta però avere la possibilità di leggere libri: "…anche quando avevamo libri a nostra disposizione, molto tempo fa, non abbiamo saputo trarre profitto da ciò che essi ci davano…verrà il giorno in cui saremo in grado di ricordare una tale quantità di cose che potremo costruire la più grande scavatrice meccanica della storia e scavare, in tal modo, la più grande fossa di tutti i tempi, nella quale sotterrare la guerra…"