Un scanner sombre est une histoire sur la toxicomanie dans le comté d’Orange, en Californie. Le roman commence par le récit de l’étrange croyance d’un toxicomane selon laquelle il est infecté par des insectes piqueurs. L’illusion 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 collectionner 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 serait 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 découvre Arctor pour la première fois, 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 prononce un discours sur le monde dangereux des drogues illégales. Il s’écarte de son discours mémorisé, dans le but d’inspirer de la sympathie aux 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 se détendre, était cassé et semblait avoir été saboté.
L’un des deux colocataires d’Arctor, Jim Barris, montre à Charles Freck comment extraire la cocaïne d’une lotion contre les coups de soleil. Barris possède un laboratoire pharmaceutique à domicile et envisage d’écrire un livre sur la façon de fabriquer des médicaments légalement à la maison. Barris dit que Freck peut utiliser la cocaïne pour séduire Donna, qui est une accro connue de la coke. Pendant ce temps, Bob Arctor est chargé de rechercher un certain trafiquant de drogue à New-Path, une clinique de réadaptation. Le personnel de New-Path lance des insultes à Arctor, ce qui fait apparemment partie du traitement de rééducation standard. Arctor repart secoué, 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 son rendez-vous régulier avec Hank, un autre agent de drogue déguisé, Fred apprend que quelqu’un a passé des appels anonymes alertant la police du fait que Bob Arctor est un personnage suspect. Hank et Fred portent toujours des costumes brouillés 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 la police puisse envoyer une équipe dans sa maison pour installer du matériel de surveillance. Les trois hommes partent examiner un céphalochromoscope de location. Arctor abandonne ses colocataires et rend visite à Kimberly Hawkins, une jeune droguée 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 qu’il ait 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 à la salle 203 du quartier général de la police. Deux médecins expliquent qu’Arctor présente des signes de démence à cerveau divisé, causée par une consommation excessive de substance D. Ils effectuent des tests psychologiques sur Arctor.
Depuis un appartement réquisitionné par la police à quelques pâtés de maisons de son domicile, Arctor commence à regarder les holo-scans produits par les équipements de surveillance de son domicile. Chaque fois qu’il se rend à l’appartement sécurisé, il porte son costume de brouillage et prend l’identité de l’agent secret Fred. Tout en regardant une émission en direct, Fred voit Barris observer passivement alors que Luckam s’étouffe presque avec de la nourriture. Arctor devient de plus en plus méfiant et craintif à l’égard de la personnalité de Barris.
Arctor se rend à l’appartement de Donna, où les deux fument du hasch et envisagent de voir un film dans un ciné-parc. Arctor dit à Donna qu’il l’aime, mais lorsqu’il essaie de la serrer dans ses bras, elle refuse et lui dit qu’il est moche. En colère, Arctor se lève pour partir. Donna s’excuse et explique qu’il n’est pas une personne qu’elle se verrait épouser. Plus tard dans la nuit, Arctor ramène à la maison une petite accro aux aiguilles nommée Connie pour du sexe. Dans le noir, il imagine qu’elle se transforme en Donna.
En regardant des holo-scans le lendemain, Arctor regarde la cassette de Connie endormie et voit son visage apparaître se transformer en celui de Donna. Il commence à se demander s’il perd la tête. Les holo-scans révèlent également que Barris accuse Arctor de ne pas avoir payé un chèque sans provision. Barris se fait passer pour Arctor lorsqu’un créancier appelle et refuse de payer l’argent dû.
Arctor apprend le nom du créancier, un serrurier, et retrouve le magasin du serrurier pour payer l’argent dû et lui éviter des ennuis juridiques. Il est surpris par la précision avec laquelle Barris a contrefait sa signature sur le chèque. Ensuite, Arctor se souvient qu’il a lui-même rédigé 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 ne sait pas à quelle heure il parle en allemand. L’Allemand est probablement gravé dans sa mémoire depuis son enfance, lorsqu’Arctor vivait avec un parent âgé qui lisait souvent à haute voix des livres allemands.
Charles Freck décide de se suicider car il est déprimé à cause de 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 parchemin. 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 salle 203, Fred est soumis à des tests psychologiques supplémentaires et se révèle avoir un cerveau divisé. Dans un cerveau normal, l’hémisphère gauche domine et l’hémisphère droit apporte son aide. Cependant, dans le cerveau d’Arctor, l’hémisphère gauche a été endommagé et l’hémisphère droit tente de prendre le relais. Sa situation est probablement désespérée.
Dans le bureau de Hank, Fred trouve Barris. Barris s’est présenté comme l’appelant anonyme qui a alerté la police au sujet d’Arctor. Barris diffuse de fausses bandes 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 récupère Arctor et le conduit à New-Path. En chemin, ils s’arrêtent au bord de la route pour fumer du hash. Un policier arrive et Donna lui montre son badge pour le faire partir. Selon son identification, Donna est un agent infiltré pour le gouvernement fédéral.
À New-Path, Arctor s’appelle Bruce, car il ne se souvient plus 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 projets pour Arctor. Ils veulent qu’Arctor découvre le rôle de New-Path dans la création de Substance D. Donna et Mike se sentent tous deux 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 aperçoit 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.