Un scanner sombre est une histoire sur la toxicomanie dans le comté d’Orange, en Californie. Le roman commence par un récit de l’étrange croyance d’un toxicomane selon lequel il est infecté par des insectes piqueurs. Le délire de Jerry Fabin se propage bientôt à ses amis, eux aussi drogués. Lorsqu’un autre drogué, Charles Freck, rend visite à Fabin, Freck finit par collecter des insectes dans des bocaux avec son ami délirant. Après avoir quitté la maison de Fabin, Freck rencontre Donna Hawthorne, une trafiquante de drogue, au centre commercial. Il reconnaît Donna et s’arrange pour lui acheter de la Substance D. La substance D, également connue sous le nom de mort lente, est une drogue populaire mais mortelle qui aurait été créée synthétiquement en laboratoire.
Freck connaît Donna comme la petite amie de Bob Arctor. Ce que Freck ne réalise pas, c’est qu’Arctor est un agent infiltré de stupéfiants. Lorsque le lecteur est présenté pour la première fois à Arctor, il prononce un discours devant un Lions Club local. Arctor porte le déguisement d’un costume de brouillage pour cacher son identité. Une combinaison de brouillage est une nouvelle invention qui projette une identité différente à chaque nanoseconde. Arctor donne un discours sur le monde dangereux des drogues illégales. Il s’écarte de son discours mémorisé, dans le but d’inspirer de la sympathie pour les toxicomanes. Arctor est convoqué à une réunion au siège de la police. Avant de se rendre au siège, il appelle Donna pour acheter de la drogue. Donna dit que les colocataires d’Arctor lui ont dit que son céphalochromoscope, un appareil utilisé pour la relaxation, est cassé et semble avoir été saboté.
L’un des deux colocataires d’Arctor, Jim Barris, montre à Charles Freck comment extraire la cocaïne d’une crème solaire. Barris a un laboratoire de médicaments à domicile et prévoit d’écrire un livre sur la façon de fabriquer légalement des médicaments à la maison. Barris dit que Freck peut utiliser la cocaïne pour séduire Donna, qui est une accro de la coke connue. Pendant ce temps, Bob Arctor est chargé de rechercher un certain trafiquant de drogue à New-Path, une clinique de désintoxication. Le personnel de New-Path lance des insultes à Arctor, ce qui fait apparemment partie du traitement de réadaptation standard. Arctor repart ébranlé, sans avoir déterminé si le trafiquant de drogue s’y cache.
Lorsque la véritable identité d’Arctor est cachée, il est connu sous le nom d’agent spécial Fred. Lors de sa rencontre régulière avec Hank, un autre agent de la drogue déguisé, Fred apprend que quelqu’un a passé des appels anonymes alertant la police sur le fait que Bob Arctor est un personnage suspect. Hank et Fred portent toujours des costumes de brouillage lorsqu’ils se rencontrent, donc Hank ne sait pas que Fred est vraiment Arctor. Il charge Arctor de s’espionner.
Arctor doit garder ses deux colocataires, Barris et Ernie Luckman, hors de la maison un après-midi afin que le service de police puisse envoyer une escouade dans sa maison pour mettre en place du matériel de surveillance. Les trois hommes se sont mis en quête d’un céphalochromoscope de location. Arctor abandonne ses colocataires et rend visite à Kimberly Hawkins, une jeune junkie qui vit dans les projets. Arctor est impliqué dans une dispute domestique que Kimberly a avec son petit ami Dan. Sur le chemin du retour, la voiture d’Arctor devient incontrôlable. Il semble avoir été saboté. Lorsqu’il a une mauvaise réaction à certains médicaments fournis par Barris, Artor commence à sentir que Barris est là pour l’attraper.
Arctor est convoqué dans la salle 203 du quartier général de la police. Deux médecins expliquent qu’Arctor montre des signes de démence à cerveau divisé, causée par une surconsommation de substance D. Ils font des tests psychologiques sur Arctor.
Depuis un appartement réquisitionné par la police à quelques pâtés de maisons de chez lui, Arctor commence à regarder les holo-scans produits par l’équipement de surveillance de sa maison. Chaque fois qu’il se rend dans l’appartement sécurisé, il porte son costume de brouillage et prend l’identité de l’agent secret Fred. En regardant un flux en direct, Fred voit Barris observer passivement alors que Luckam s’étouffe presque à mort avec de la nourriture. Arctor devient de plus en plus méfiant et effrayé par la personnalité de Barris.
Arctor se rend à l’appartement de Donna, où les deux fument du hasch et prévoient d’aller voir un film dans un ciné-parc. Arctor dit à Donna qu’il l’aime, mais lorsqu’elle essaie de la serrer dans ses bras, elle refuse et lui dit qu’il est laid. En colère, Arctor se lève pour partir. Donna s’excuse et explique qu’il n’est pas une personne qu’elle pourrait se voir épouser. Plus tard dans la nuit, Arctor ramène à la maison une petite accro aux aiguilles nommée Connie pour le sexe. Dans l’obscurité, il imagine qu’elle se transforme en Donna.
En regardant des holo-scans le lendemain, Arctor regarde la bande de Connie endormie et voit son visage se transformer en celui de Donna. Il commence à se demander s’il est en train de perdre la tête. Les holo-scans révèlent également que Barris met en place Arctor pour non-paiement d’un chèque sans provision. Barris prétend être Arctor lorsqu’un créancier appelle et refuse de payer l’argent dû.
Arctor apprend le nom du créancier, un serrurier, et traque le magasin du serrurier pour payer l’argent dû et le garder hors des ennuis juridiques. Il est surpris par la précision avec laquelle Barris a falsifié sa signature sur le chèque. Ensuite, Arctor se souvient qu’il a lui-même écrit le chèque, pour une clé copiée lors d’une nuit de fête intense.
À ce stade du roman, Arctor commence à réciter de la poésie allemande à des moments étranges. Il n’est pas au courant des fois où il parle en allemand. L’Allemand est vraisemblablement stocké dans sa mémoire depuis son enfance, quand Arctor vivait avec un parent âgé qui lisait souvent des livres allemands à haute voix.
Charles Freck décide de se suicider, car il est déprimé par sa toxicomanie. Cependant, ses plans tournent mal lorsqu’il prend le mauvais type de drogue. Il se rend compte qu’il a fait une overdose de psychédéliques plutôt que de barbituriques. Une créature d’une autre dimension apparaît et lit les péchés de Charles sur un long rouleau. La lecture prendra mille ans.
Arctor et Fred sont désormais deux identités distinctes. Alors que Fred regarde les holo-scans, il se sent dégoûté par les bavardages insensés qu’il doit écouter. Dans la chambre 203, Fred est soumis à d’autres tests psychologiques et se révèle avoir un cerveau divisé. Dans un cerveau normal, l’hémisphère gauche domine et l’hémisphère droit fournit une assistance. Dans le cerveau d’Arctor, cependant, l’hémisphère gauche est endommagé et l’hémisphère droit tente de prendre le relais. Sa situation est probablement désespérée.
Dans le bureau de Hank, Fred retrouve Barris. Barris s’est présenté comme l’appelant anonyme qui a alerté la police sur Arctor. Barris joue des bandes falsifiées d’Arctor et Donna complotant pour voler des armes à l’armée américaine. Hank ordonne l’arrestation de Barris pour avoir donné de fausses informations à la police. Ensuite, Hank dit à Fred qu’il est démis de ses fonctions et condamné à une amende pour avoir développé une toxicomanie.
Donna prend Arctor et le conduit à New-Path. En chemin, ils s’arrêtent au bord de la route pour fumer du hasch. Un policier s’arrête et Donna lui montre son badge pour le faire partir. Selon son identification, Donna est un agent d’infiltration pour le gouvernement fédéral.
Chez New-Path, Arctor s’appelle Bruce, car il ne se souvient pas de son vrai nom. Un conseiller nommé Mike Westaway se lie d’amitié avec lui. Un jour, Mike quitte New-Path pour faire une course et rencontre Donna pour discuter de leurs plans pour Arctor. Ils veulent qu’Arctor découvre le rôle de New-Path dans la création de Substance D. Donna et Mike se sentent mal pour leur rôle dans la préparation d’Arctor pour qu’il devienne un espion involontaire. Mike fait réaffecter Arctor pour travailler dans une ferme de Napa Valley dirigée par Nouveau chemin. À la ferme, Arctor voit des fleurs bleues cachées parmi les cultures de maïs. Il se rend compte que les fleurs sont de la Substance D, et il en cache une dans sa chaussure pour montrer à Mike quand il le reverra, à Thanksgiving.