Rok 1300. W renesansowej Florencji trzydziestopięcioletni poeta Dante Alighieri ma oddać insygnia priora miejskiego, gdyż jego kadencja lada moment się skończy. Zostało mu dosłownie kilka godzin, gdy nagle zostaje wezwany nad rzekę Arno, w której bagnach ugrzęzła galera przybyła skądś w nieznany sposób. Dante przeszukuje okręt i na pokładzie oraz w podpokładziu znajduje sto martwych ciał ludzkich, a wśród nich niezidentyfikowany, rozbity przyrząd. To on staje się centralnym punktem fabuły i przyczyną kolejnych brutalnych zgonów. Wkrótce zostaje zamordowany Guido Bigarelli, architekt cesarza Fryderyka II (z dynastii Salickiej/Staufów), który od lat jest martwy (1194-1250). Bigarelli na zlecenie Fryderyka wzniósł niegdyś poza miastem tajemniczy zamek Castel del Monte, a Dante stopniowo odkrywa, jak jego osobliwa, ośmiokątna architektura wiąże się z urządzeniem znalezionym na galerze. Prowadzi śledztwo, wypytuje świadków dawnych czasów i ustala, że przyrząd najprawdopodobniej reprezentuje mityczny skarb cesarza; nie są to więc stosy złota i diamentów, jak dotąd sądzono, lecz tajemniczy mechanizm, którym można według pierwszych informacji „mierzyć gwiazdy”, a według innych „mierzyć światło”. Innymi słowy: za pomocą urządzenia można skoncentrować światło i zmierzyć jego prędkość, podobnie jak współczesnym laserem. W drodze do prawdy Dantego Alighieri ściga ktoś nieznany, ktoś, kto pragnie kontynuować dzieło Fryderyka II i doprowadzić jego rozpoczęte odkrycie do końca - by wykorzystać je we własnych celach. W jego rękach ginie kilku kolejnych ludzi, również zajmujących się poszukiwaniem, a w kulminacji fabuły Dante ledwie uchodzi z życiem. W końcu Dante odkrywa zabójcę, lecz ten triumf nie przynosi mu poczucia zwycięstwa, lecz gorycz poznania, jak zmienne są ludzkie losy. Tajemnice światła nawiązują do poprzedniej książki Leoniego, Tajemnice mozaiki, w której Dante, również jako prior miejski, odkrywa zabójcę słynnego mozaikarza - a potem sprawcę całej serii morderstw - i spotyka dziwaczne postaci, które później opisze w części Piekło swojej Boskiej komedii. Roku 1300 pozostaje mu jednak jeszcze pełnych siedem lat do chwili, gdy zacznie pisać tę komedię (a potem będzie ją pisał przez czternaście lat).