À la fin du XXème siècle la Terre est ravagée par une guerre nucléaire. Les survivants décident de détruire tous les livres, désormais considérés comme le support d'une science à l'origine de la destruction de l'humanité. Un ancien ingénieur, Isaac Leibowitz, décide toutefois de fonder un ordre monastique dont la mission est la préservation des rares ouvrages ayant échappé à la vindicte populaire, et ce dans le plus grand secret. Mais il finit par être reconnu et condamné à mort, faisant de lui un martyr. L'ordre décide toutefois de poursuivre son oeuvre depuis une abbaye située quelque part dans un désert du sud-ouest américain.
C'est six siècles plus tard que démarre le roman Un cantique pour Leibowitz. En ce XXVIème siècle le monde a sombré dans l'obscurantisme ; le savoir est un crime et les hommes, devenus« simples d'esprit », revendiquent haut et fort leur ignorance. Dans ce contexte les moines de l'ordre albertien de Leibowitz (Saint Albert est le patron des scientifiques) poursuivent néanmoins leur oeuvre, préservant en les recopiant, sans les comprendre, les quelques rares textes ayant échappé à l'autodafé. Mais le jeune frère Francis croise la route d'un ermite qui lui fait découvrir un vieil abri anti-atomique dans lequel se trouvent des documents signés de la main de Leibowitz lui-même. Il n'en faut pas plus pour que la rumeur enfle dans l'abbaye : l'ermite en question, que personne ne revoit, serait tout simplement la réincarnation de Leibowitz. Cela pèse surtout fortement sur le procès en béatification du martyr qui s'ouvre et durera de nombreuses années ; son issue pourrait bien laisser entrevoir, ou non, la fin de l'obscurantisme et le renouveau de la science...
De fait, six autres siècles plus tard, la science est redevenue un honorable sujet d'études, l'enseignement est de nouveau autorisé et on publie quelques livres. Cela ne va pas sans créer de nombreux schismes dans la Nouvelle Rome, mais les désirs de conquêtes et de pouvoir des grands seigneurs prédominent et les progrès scientifiques peuvent servir leur cause. C'est dans un tel contexte qu'un scientifique à la solde de l'un de ces seigneurs se rend dans l'abbaye de l'ordre albertien de Leibowitz pour consulter son immense documentation. Sur place il prend conscience que ses travaux personnels ne sont qu'une redite de ce qui avait été découvert dans un autre temps ; c'est aussi l'occasion pour lui de débattre avec l'abbé sur le sens et l'éthique du progrès.
Le futur arbitrera ce débat puisque six nouveaux siècles plus tard la guerre nucléaire fait à nouveau rage. La situation est si tendue que la Nouvelle Rome ordonne à l'abbaye de Leibowitz de mettre à exécution le Quo peregrinatur grex, un plan destiné à perpétuer l'Église sur des planètes-colonies lointaines au cas où le pire devait à nouveau se produire sur Terre. C'est ce que s'attache à organiser l'abbé alors qu'il doit parallèlement accueillir les malades et irradiés d'un récent bombardement. Cela donne d'ailleurs lieu à un nouveau débat entre le religieux et le médecin, celui-ci portant sur la souffrance et l'euthanasie.
Cette structure tripartite est directement issue de la genèse de l'oeuvre de Walter M. MILLER. Celle-ci est en effet un « fix-up » de trois nouvelles indépendantes formant un tout cohérent, un roman post-apocalyptique qui prend la forme d'une vaste réflexion philosophique. D'ailleurs aucun personnage ne prend véritablement l'ascendant sur les autres, pas même Leibowitz qui n'est évoqué qu'indirectement. Dans Un cantique pour Leibowitz l'individu s'incline face à la mission suprême de l'ordre monastique, et l'auteur aborde des thèmes universels tels celui du savoir versus l'ignorance, ainsi que celui de la morale à appliquer aux sciences ; plus largement MILLER oppose progrès de l'esprit et éternité de l'âme, pouvoirs séculier et régulier.
Il est également intéressant de noter le parallèle presque parfait entre le récit de l'auteur et la réalité historique. L'apocalypse de MILLER correspond grosso modo à la chute de l'Empire romain (Vème siècle). S'en suit une longue période d'obscurantisme qui rappelle par bien des aspects le Haut Moyen-Age ; c'est toutefois au XIème siècle que des innovations technologiques permettent l'augmentation des rendements agricoles, phénomène que l'auteur américain transpose dans son XXVIème siècle (Fiat homo, soit « Que l'homme soit », titre de la première partie). Le XXXIIème siècle de MILLER correspond lui au XVIIème de l'Histoire de l'Humanité, lequel est marqué par la naissance de la science moderne (Fiat lux, soit « Que la lumière soit », titre de la deuxième partie). Reste le XXXVIIIème siècle du roman qui correspond à un futur de l'Humanité de haute technologie, en quelque sorte un XXIIIème siècle imaginaire tout juste un peu plus développé que le XXème siècle connu. C'est aussi à ce moment que la volonté de saint Leibowitz est enfin respectée, la transmission du savoir se réalisant par l'envol des membres de la communauté monastique vers une autre planète (Fiat voluntas tua, soit « Que ta volonté soit faite », titre de la troisième partie).
Un cantique pour Leibowitz est donc un roman extrêmement riche qui propose une vision cyclique du destin de l'Humanité. Walter M. MILLER interroge par ailleurs ses lecteurs sur le bien fondé du progrès dès lors qu'il conduit inexorablement à la destruction ; il propose finalement de ne pas le remettre en cause, mais de l'associer à une morale collective qui jusqu'alors fait défaut aux Hommes. Si dans son esprit c'est la foi chrétienne qui peut servir de fondement au développement d'une telle éthique, il n'est pas moralisateur pour autant et sa prose est parfaitement recevable par le lecteur laïc le plus acharné. C'est bien l'ultime caractéristique d'une oeuvre atemporelle, un classique de la science fiction.