Le roman compte trois parties : « Le foyer et la salamandre », « Le tamis et le sable » et « Brillant à tout feu ». Le récit, à la troisième personne, suit Guy Montag, pompier d'une société où les maisons sont ignifugées et où les pompiers brûlent les livres, dont la possession est interdite. Sa rencontre avec Clarisse McClellan, jeune voisine curieuse, ébranle ses certitudes. Autour de lui : sa femme Mildred, absorbée par les écrans muraux, son chef, le capitaine Beatty, qui connaît très bien les livres qu'il détruit, et Faber, ancien professeur. Bradbury procède par scènes courtes, saturées d'images de feu, de salamandres, de mécanique et de sable, avec un rythme de poursuite dans la dernière partie. Le titre renvoie, selon l'épigraphe du livre, à la température à laquelle le papier s'enflamme.
Le livre est accueilli comme une dystopie marquante de la guerre froide et reçoit en 1954 le prix de l'American Academy of Arts and Letters et la médaille d'or du Commonwealth Club of California. Il obtient plus tard un Retro Hugo (2004) et le prix Prometheus Hall of Fame (1984). L'histoire du texte comporte une polémique : à partir de 1967, Ballantine diffuse pour les écoles une édition expurgée, qui modifie soixante-quinze passages ; Bradbury l'apprend en 1979 et obtient la restitution du texte original en 1980. François Truffaut en tire un film en 1966, avec Oskar Werner et Julie Christie, et HBO un téléfilm réalisé par Ramin Bahrani en 2018.
Fahrenheit 451 reste une référence dans les débats sur la censure et la lecture, mais la lecture classique, qui y voit une fable sur la répression d'État, rate l'essentiel : le danger que décrit Bradbury vient d'abord d'une société qui renonce d'elle-même aux livres, par distraction et par confort. Cette inquiétude face aux écrans et à l'attention fragmentée donne au roman une résonance renouvelée. Court, accessible et très imagé, il sert de porte d'entrée à la science-fiction pour de nombreux lecteurs.