Le roman suit Robert Langdon, convoqué par le directeur du CERN après l'assassinat d'un physicien marqué d'un symbole mystérieux sur la poitrine, qui se rend à Rome avec la fille adoptive de la victime pour contrer une menace des Illuminati visant à faire exploser une antimatière volée au cœur même du Vatican, pendant le conclave chargé d'élire un nouveau pape. Cette première confrontation entre science de pointe et institution religieuse séculaire, portée par un compte à rebours haletant qui court sur l'ensemble du récit, installe le dispositif narratif caractéristique que Brown reprendra et affinera dans ses romans suivants de la série Robert Langdon.
Le roman connaît un succès modeste à sa sortie, avant de bénéficier rétrospectivement du triomphe de Da Vinci Code trois ans plus tard, puis d'une adaptation cinématographique en 2009 avec Tom Hanks dans le rôle de Langdon qui confirme sa place de référence du genre.
Anges et Démons demeure le texte fondateur du personnage de Robert Langdon et de la formule narrative qui fera le succès planétaire de Brown, son exploration de la tension entre science et religion continuant d'intéresser des lecteurs bien au-delà du seul genre du thriller.