Adso di Melk racconta come, nel 1327, come un giovane novizio Francescano (Benedettino nel romanzo), lui e il suo mentore, il frate Francescano Guglielmo di Baskerville, si è recato in un’abbazia Benedettina dell’Italia settentrionale, dove i Francescani furono al dibattito con emissari papali povertà di Cristo. L’abbazia vanta un famoso scriptorium dove gli scribi copiano, traducono o illuminano libri. Il monaco Adelmo di Otranto —un giovane ma famoso illuminatore di manoscritti— fu trovato morto sospettosamente su una collina sotto una torre con solo una finestra che non può essere aperta. L’abate cerca aiuto da William, che è rinomato per i suoi poteri deduttivi. William è riluttante attratto dalla sfida intellettuale e il suo desiderio di confutare le paure di un colpevole demoniaco. William si preoccupa anche che l’abate convochi i funzionari dell’Inquisizione se il mistero rimane irrisolto.

William deduce rapidamente che Adelmo si è suicidato, dopo essere saltato da una torre vicina con una finestra, e che la pendenza della collina ha causato il corpo a rotolare sotto l’altra torre. La soluzione di William attenua brevemente le paure dei monaci, fino a quando un altro monaco viene trovato morto, minacciosamente galleggiante in una vasca di sangue di maiale. La vittima è Venanzio, un traduttore di greco e l’ultimo uomo a parlare con Adelmo. Il cadavere porta macchie nere su un dito e sulla lingua. La morte del traduttore riaccende i timori dei monaci di un colpevole soprannaturale, timori rafforzati quando il santo frate francescano Ubertino di Casale avverte che le morti assomigliano a segni menzionati nel Libro dell’Apocalisse. Nello scriptorium, William ispeziona la scrivania di Adelmo, ma viene bloccato da fratello Berengar, l’assistente bibliotecario. Il fratello Malachia, il capo bibliotecario, nega a William l’accesso al resto dell’edificio.

William incontra Salvatore, un gobbo demente, e il suo protettore, Remigio da Varagine, il cellarer. William deduce che entrambi erano Dulciniti, membri di una setta eretica e militante che crede che il clero debba essere impoverito. William non li sospetta di omicidio però perché Dulcinites bersaglio vescovi ricchi, non poveri monaci. Tuttavia, il passato di Remigio fa leva su William nell’apprendere i segreti dell’abbazia. Salvatore dice a Guglielmo che Adelmo aveva incrociato Venanzio la notte in cui Adelmo morì. Nel frattempo, Adso incontra una bella contadina semi-selvaggia che si è intrufolata nell’abbazia per scambiare favori sessuali in cambio di cibo, e viene sedotta da lei.

Tornando quella notte alla scrivania di Venanzio, William trova un libro in greco, e una pergamena con scritte greche, macchie di un colore miscelato da Adelmo per illuminare i libri, e simboli criptici scritti da un mancino con inchiostro invisibile. Berengar si intrufola nello scriptorium oscurato, distrae William e ruba il libro.

Berengario fu poi trovato annegato in un bagno e con macchie simili a quelle di Venanzio. William narra le sue conclusioni che la morte di Adelmo era davvero suicidio, a causa di cedere alle richieste di Berengario per favori omosessuali. Venanzio ricevette una pergamena da Adelmo prima della morte di Adelmo, e Berengario è l’unico mancino dell’abbazia. William teorizza che il traduttore trascrisse le note greche sulla pergamena da un libro, e che il libro è in qualche modo responsabile per le morti. L’abate non è convinto e, bruciando la pergamena, informa Guglielmo che l’Inquisizione — nella persona di Bernardo Gui, un vecchio avversario di Guglielmo da quando era inquisitore — è già stata convocata.

Determinati a risolvere il mistero prima dell’arrivo di Gui, William e Adso scoprono una vasta biblioteca nascosta sopra lo scriptorium. William sospetta che l’abbazia nascose i libri perché gran parte del loro contenuto proviene da filosofi pagani. Gui trova Salvatore e la contadina che combattono per un galletto nero in presenza di un gatto nero. Per Gui, questa è la prova inconfutabile della stregoneria, e tortura Salvatore in una falsa confessione. Quando arrivano sia i fratelli francescani di William che i delegati papali, inizia il dibattito. L’erborista dell’abbazia, dopo aver detto a William di aver trovato un libro scritto in greco nel suo dispensario, viene assassinato da quella che si rivela essere Malachia. Quest’ultimo inganna Remigio nel tentativo di fuggire, facendolo arrestare dalle guardie di Gui e accusato degli omicidi.

Remigio, Salvatore e la ragazza vengono portati davanti a un tribunale. Ricordando William, Gui lo sceglie per unirsi all’abate come giudice del tribunale. Al processo, Remigio ammette con orgoglio il suo passato dulcinita e, sotto le minacce di tortura di Gui, confessa anche falsamente gli omicidi. William sottolinea che gli omicidi sono legati al libro greco, che Remigio non poteva leggere, e avverte che l’esecuzione di Remigio non finirà gli omicidi. Gui organizza che i prigionieri siano bruciati sul rogo, mentre William sarà portato ad Avignone. I delegati papali condannano i francescani per l’ostinazione di Guglielmo e concludono il dibattito.

Mentre i monaci si preparano a bruciare i prigionieri di Gui, Malachia viene trovato morente, con macchie nere sulla lingua e sul dito. Anche se la morte di Malachia rivendica l’avvertimento di William, Gui lo prende come prova che William è l’assassino e ordina il suo arresto. Fuggendo dalle guardie di Gui, William e Adso rientrano nella biblioteca segreta e si trovano faccia a faccia con il venerabile cieco Jorge, il più antico abitante dell’abbazia. Dopo aver decodificato le righe sulla pergamena del traduttore, William chiede a Jorge di consegnare il libro che i morti avevano letto: il secondo libro di Poetica sulla commedia di Aristotele. Jorge odia ridere, pensando che mina la fede in Dio, e un libro sulla risata scritto da Arisotle porterà solo risate ai saggi, e minare la fede tra quelli di apprendimento. Per evitare ciò, Jorge uccise coloro che avevano letto il libro avvelenandone le pagine. Jorge dà il libro a William, pensando che anche lui subirà il veleno. Quando William rivela che indossa i guanti, Jorge afferra il libro, poi inizia una fiammata che inghiotte rapidamente la biblioteca. William rimane indietro, cercando di salvare alcuni dei libri e incoraggiando Adso a lasciare. Jorge si uccide consumando le pagine rivestite di veleno.

Vedendo il fuoco, i monaci abbandonano i prigionieri, permettendo ai contadini locali di salvare la ragazza, anche se Salvatore e Remigio muoiono. Adso insegue Gui, che riesce a sfuggirgli, ma i contadini spingono il suo carro da una scogliera, impalandolo. Mentre William e Adso partono, Adso incontra la ragazza, si ferma per alcuni secondi, ma alla fine sceglie di andare con William. Il molto più vecchio Adso afferma che non ha mai rimpianto la sua decisione come ha imparato molte più cose da William prima che i loro modi si separarono. Dice anche che la ragazza era l’unico amore terreno della sua vita, ma non ha mai imparato il suo nome.