El protagonista es un bombero de 30 años que se gana la vida quemando libros y las casas donde se guardan ilegalmente. Al comienzo de la novela, Montag parece ser el bombero por excelencia; deleitándose en el trabajo de quemar libros y casas, y creyéndose un hombre feliz. Sin embargo, a medida que avanza la novela, Montag se vuelve cada vez más descontento al darse cuenta de que ha estado viviendo una vida vacía e insatisfactoria. Al principio, Montag no está seguro de la causa de su apatía por su esposa, su trabajo y la sociedad en la que vive. A través de su amistad con Clarisse McClellan, Montag se da cuenta de que no está enamorado de su esposa y que, de hecho, está disgustado consigo mismo y con los que lo rodean por elegir abrazar la fachada cosmética sin importancia de la vida en lugar de examinar lo que es. se encuentra abajo. Durante una cierta alarma, Montag y los otros bomberos queman viva a una mujer en su propia casa, porque ella se niega a abandonar sus libros. En este incendio, Montag se lleva en secreto un libro a casa, algo que pronto descubrimos que ha hecho antes. Después de esta horrible experiencia, Montag desarrolla una dolencia psicosomática y se pregunta si puede continuar en su línea de trabajo. A pesar del constante acoso de su jefe, el Jefe Beatty, Montag recurre al profesor Faber, un hombre de libros que Montag conoció una vez hace mucho tiempo, en busca de orientación en su búsqueda de conocimiento. La lucha interna de Montag y su impaciencia por la ignorancia continúan y llegan a un punto crítico cuando se encuentra en una alarma para quemar su propia casa. Incapaz de contener su desprecio por más tiempo, Montag mata al Jefe Beatty y se dispone a ver a Faber, su mentor, antes de huir de la policía y de una muerte segura flotando río abajo. Montag completa su viaje cuando encuentra a Granger y otras personas amantes de los libros de ideas afines a lo largo de las vías del tren. Juntos, Granger, Montag y los demás son testigos de una explosión atómica que destruye la ciudad y comienzan una búsqueda para ayudar al renacimiento de una nueva sociedad basada en la verdad y el conocimiento.
La esposa de Montag durante diez años personifica la superficialidad y la complacencia de la sociedad que Montag llega a despreciar. Millie renuncia a la verdadera felicidad para sumergirse en los artilugios tecnológicos de la época, como las paredes de sus televisores y sus radios de conchas marinas, que le permiten escapar constantemente de la realidad. La necesidad de escapar de Millie también la lleva a un intento de suicidio del que, después de recuperarse, ni siquiera recuerda. Finalmente, Millie se siente abrumada por el descubrimiento y la dedicación de su marido a los libros, denuncia su actividad ilegal y huye de la casa. Millie, el epítome de la sociedad vacía de Fahrenheit 451, es sin duda destruida cuando la ciudad es diezmada por una bomba atómica al final de la novela.
Clarisse es una chica de 17 años con los ojos muy abiertos por quien Montag se siente atraído. Clarisse está interesada en partes del mundo que Montag no comprende, como observar a la gente, mirar la luna y oler las hojas. A Clarisse no le gusta la tecnología avanzada de la que su sociedad ha llegado a depender y, por lo tanto, representa la antítesis de Millie, la esposa de Montag. Montag admira a Clarisse por su curiosidad y conciencia del mundo que la rodea, y le perturba su comprensión precisa de su vida vacía y sin amor. Por tanto, Clarisse es la primera en animar a Montag en su camino hacia la autoconciencia. Poco después de que ella y Montag entablaran una amistad, Clarisse es asesinada por un coche a toda velocidad. Su muerte representa la intolerancia de una sociedad dominante y deshumanizada para aquellos que no se conforman.
El antagonista de la novela, el Capitán Beatty, dirige la estación de bomberos donde trabaja Montag. El único propósito de los bomberos es olfatear y destruir libros y, por tanto, destruir las semillas del pensamiento libre. Un personaje de «hermano mayor» de Montag, el Capitán Beatty demuestra un vasto conocimiento literario en sus argumentos contra la presencia de los libros en la sociedad. Beatty suele sermonear a Montag de forma antagónica, tratando de evitar que sucumbiera al atractivo de los libros. Hacia el final de la novela, Montag mata a Beatty con el lanzallamas que ha quemado miles de libros y esperanzas. En lugar de luchar contra Montag, Beatty simplemente acepta su muerte. Montag más tarde se da cuenta de que el jefe de bomberos quería morir, lo que demuestra una extrema insatisfacción con su vida.
Un intelectual envejecido en un mundo sin lugar para esas personas, Faber desaprueba enormemente la sociedad deshumanizada y opresiva en la que vive. Sin embargo, Faber siente que es más seguro vivir discretamente que protestar o intentar cambiar el mundo. Faber y Montag se conocieron hace años en un parque y, después de una larga discusión sobre libros, le dieron a Montag su información de contacto. Después de que Montag es cautivado por la magia de los libros, busca a Faber y juntos, los dos hombres intentan trabajar juntos contra su sociedad opresiva. Cuando Montag huye de la ley, Faber lo ayuda a escapar. Al final de la novela, se nos hace creer que Faber escapa de la bomba atómica, ya que había planeado tomar un autobús temprano para salir de la ciudad.
Intelectual y ex autor, Granger es el líder del grupo de vagabundos que Montag encuentra en las vías después de huir de la policía y Hound. Al igual que Clarisse y Faber, Granger es un personaje comprensivo, que toma a Montag bajo su protección y lo alienta en su búsqueda para recordar y comprender lo que ha leído. Granger habla muy bien de su abuelo y de su creencia de que mientras uno haya contribuido al mundo, su vida fue importante. Después de que la ciudad es destruida, Granger lleva a Montag y a los otros intelectuales a reconstruir una sociedad alfabetizada y mejorada.
El terrible triunfo de la tecnología moderna, el Sabueso Mecánico está programado para rastrear y destruir a cualquier víctima a la que estén instalados sus sensores infalibles y puede distinguir más de 10.000 aromas diferentes. Después de que Montag asesina a Beatty, el Perro apuñala e inyecta procaína en la pierna de Montag. Sin embargo, Montag es capaz de destruir con éxito al Sabueso con el lanzallamas. Las autoridades envían a un segundo sabueso para cazarlo, pero Montag es capaz de deshacerse de él y escapar. Desafortunadamente, el Perro mata a un hombre inocente que los medios afirman en Montag, manteniendo así la fe y el miedo de la gente.
La anciana es una de las víctimas de la furia de los bomberos. En lugar de entregar sus libros y salvarse, la anciana elige quemarse hasta morir entre sus preciadas posesiones. Mientras está en su casa, Montag roba un libro que luego esconde en su casa. A lo largo de la novela, Montag es incapaz de olvidar la imagen de la anciana y se pregunta qué contenido de los libros podría inspirar tanta pasión.
Estos dos hombres son bomberos que trabajan con Montag y comparten la sonrisa de «quemado» y la devoción incondicional por la quema de libros que Montag siente al principio de la novela. Montag amenaza con matar a Black y Stoneman cuando se acercan a él después de que quema a Beatty. Más tarde, mientras huye de las autoridades, Montag planta un libro en la casa de Black. Se presume que Black y Stonemen mueren cuando la ciudad es destruida.
Estas dos mujeres son amas de casa y amigas de Millie, y comparten su interés por la televisión y su visión simplista de la vida. Las tres mujeres se reúnen para mirar «la familia» en las paredes de Montag. Su charla revela su egoísmo y falta de propósito. No se preocupan por sus maridos e hijos y eligieron al candidato presidencial por el que votaron en función de su apariencia. Las dos mujeres se sorprenden tanto a ellas como a Montag cuando se ven muy afectadas por la poesía que les lee.