Dans ce roman, le protagoniste, Robert Neville, est apparemment le seul survivant d’un fléau qui a converti le reste de l’humanité en vampires. La mission de Robert est de détruire « les autres » avant qu’ils ne puissent l’infecter.
Au début du roman, nous apprenons les luttes quotidiennes de Robert pour repousser les vampires et réparer les dégâts qu’ils causent, pour tuer ses agresseurs et se débarrasser de leurs corps, et pour endurer leurs railleries nocturnes, leurs hurlements et leurs lancers de pierres. Il est monté à bord de sa maison et a branché un générateur, et s’échappe à travers la musique, l’art, l’humour de la potence et la consommation excessive d’alcool occasionnelle. Il a perdu sa femme et sa fille à cause de la terrible maladie qui a converti la population en vampires, et son ancien ami et collègue, Ben Cortman, se moque de lui quotidiennement.
Nous apprenons qu’il avait combattu dans une guerre au Panama, une guerre que les États-Unis ont gagnée, mais qui a entraîné dans son sillage des tempêtes de poussière, des essaims d’insectes et une peste qui a converti toute la population en vampires. Robert est immunisé contre la maladie à la suite de la morsure d’une chauve-souris vampire qui l’a rendu malade mais ne l’a pas tué. Un jour, après un assaut particulièrement vicieux par des essaims de vampires, Robert décide de trouver un moyen de les vaincre, « ou d’abandonner tout le gâchis, la vie incluse ». Après que ses premières expériences aient donné des résultats déroutants, Robert théorise que certains des effets de la maladie sont psychologiques, induits par une sorte d’hystérie de masse glanée dans les légendes des vampires. Robert apprend à utiliser le microscope et est capable d’isoler la bactérie responsable de la maladie. La découverte est significative car elle confirme que la croyance aux vampires n’est pas basée sur la superstition, mais est un fait scientifique.
Un jour, Robert se lie d’amitié avec un chien errant qui semble avoir échappé à l’infection, et après avoir finalement gagné sa confiance et son affection, le chien est infecté par les vampires et meurt. Deux ans plus tard, Robert s’est de nouveau installé dans un schéma de survie au jour le jour. Il a tué la plupart des vampires, mais les survivants continuent de le harceler la nuit. Puis il rencontre Ruth, une jolie jeune femme qui a perdu deux enfants à cause de la maladie et son mari à cause d’un tueur de vampires. Robert n’est pas sûr de pouvoir lui faire confiance car elle est repoussée par l’ail, mais dit que c’est parce qu’elle est faible à cause de la faim et du choc. Elle accepte de laisser Robert tester son sang le lendemain matin. Robert partage avec elle tout ce qu’il a appris sur les vampires et ils font l’amour. Ruth permet à Robert de prélever son sang, mais le supplie de ne pas le regarder au microscope. Quand il le fait, il voit que le germe a muté. Ruth frappe sa tête avec un maillet jusqu’à ce qu’il soit inconscient et lui laisse une note avouant que les vampires mutants ont trouvé un moyen de survivre et l’ont envoyée pour l’espionner et que c’est Robert qui a tué son mari. Elle professe l’aimer et le presse de fuir tant qu’il le peut encore.
Sept mois plus tard, Robert voit des tueurs formés de la nouvelle société des vampires exécuter brutalement six vampires, puis cribler Ben Cortman de balles alors qu’il tente de ramper vers la sécurité. Ensuite, ils font irruption dans la maison de Robert. Il était prêt à se rendre pacifiquement, mais maintenant il croit qu’ils veulent le tuer, alors il leur tire dessus. Robert est grièvement blessé dans les tirs croisés et est transporté à l’hôpital de la prison. Ruth lui rend visite et lui annonce que la nouvelle société reprend le monde avec violence. Elle dit que les gens le détestent et le craignent pour avoir tué tant d’entre eux et veulent sa mort. Elle lui dit qu’il ne peut pas les combattre, ils sont trop nombreux et lui donne un paquet de pilules pour faciliter la fin. Robert Neville, le dernier des siens, s’apprête à passer au royaume de la légende, bouclant ainsi le cycle.