Главный герой романа, Роберт Нэвилль (англ. Robert Neville), — единственный человек, не заразившийся болезнью, симптомы которой напоминают вампиризм. Он живёт в бронированном доме в Лос-Анджелесе, посвящая свободное время научным исследованиям и поискам лекарства от болезни, уничтожившей человечество. Сам Нэвилль к вампиризму обладает иммунитетом, который, как он считает, достался ему после укуса заражённой летучей мыши (Нэвилль долго болел, но смог оправиться). Каждый день он готовится к ночной осаде дома от вампиров. Утром и днём он ремонтирует своё убежище, развешивает по периметру головки чеснока, занимается умерщвлением спящих вампиров в чужих домах, избавляется от их трупов. Ночью к дверям приходят заражённые, дразнят Нэвилля и пытаются выманить его из дома, в частности, Нэвилль узнаёт среди вампиров своего бывшего друга Бена Кортмана. После многих ночей, проведённых в депрессии и алкогольном опьянении, Нэвилль твёрдо решает найти лекарство. Он берёт книги и другие необходимые материалы из библиотеки, а затем путем кропотливых исследований обнаруживает, что корень вампиризма — микроб, инфицирующий и живых, и мёртвых.
Однажды на улице Нэвилль сталкивается с, казалось бы, неинфицированной женщиной по имени Руфь (англ. Ruth). Герой замечает, что она не выносит запаха чеснока и решительно выступает против убийства вампиров. Под давлением Нэвилля Руфь соглашается сдать кровь на анализ, чтобы проверить, нет ли в ней заражения. Когда же выясняется, что кровь заражена, Руфь сбегает из дома, оставляя записку. Она пишет, что она и группа других инфицированных приспособились к болезни, могут проводить небольшое время на солнечном свету и даже пытаются восстановить общественное устройство. Они боятся и ненавидят Нэвилля, поскольку он невольно уничтожил некоторых из них вместе с настоящими вампирами. Эти заражённые считают Нэвилля хищником и отправили к нему Руфь как шпиона. Руфь также пишет, что они охотятся на «истинных» (неконтролируемых) вампиров и наладили производство таблеток, сдерживающих инстинкты.
В письме Руфь предупреждает Нэвилля, что за ним придут охотники, и советует ему бежать. Однако Нэвилль, уставший от одинокого и однообразного существования, остаётся в доме. Ночью к нему приходят инфицированные, убивают всех вампиров извне (включая Бена Кортмана) и штурмуют дом. Нэвилля ранят и берут в плен. В тюрьме его навещает Руфь. Она сообщает, что является высокопоставленным членом нового общества, но, в отличие от других, не боится и не ненавидит Нэвилля. Руфь хотела бы помочь ему бежать, но толпа требует казни. Женщина также говорит, что Нэвилль остался последним человеком на Земле. В финале романа, перед казнью, Нэвилль из окна глядит на лица инфицированных: они искажены страхом и ненавистью. Герой чувствует, что для них «он — чудовищный выродок… куда опаснее той инфекции, жить с которой они уже приспособились. Он был монстром, которого до сих пор никто не мог поймать, никто не мог увидеть. Доказательством его существования были лишь окровавленные трупы их близких и возлюбленных — он ощутил и понял, кем он был для них, и глядел на них без ненависти». Нэвилль осознаёт, что среди этих людей ему нет места. Он заглатывает пилюлю с ядом, которую ему принесла Руфь.