記憶喪失状態でフィレンツェの病院で目覚めたロバート・ラングドン教授（トム・ハンクス）は何者かに命を狙われるも、医師のシエナ・ブルックス（フェリシティ・ジョーンズ）の手引きで事なきを得る。やがて二人は、人口増加を危惧する生化学者バートランド・ゾブリスト（ベン・フォスター）が人類の半数を滅ぼすウイルス拡散をたくらんでいることを知る。彼らは邪悪な陰謀を阻止すべく、ゾブリストがダンテの叙事詩「神曲」の「地獄篇」に隠した謎の解明に挑むが……。