Завязкой романа выступает убийство Кея на планете Каилис. 13-летний мальчик Томми Арано выстрелил в него из алгопистолета, тем самым отомстив за гибель своей сестры (которую катер Кея уничтожил при посадке на планету). Кей не успел продлить аТан и поэтому не должен был воскреснуть. Но Кертис Ван Кертис лично приказал воскресить Кея в своей резиденции на Терре и нанял его, чтобы тот сопровождал сына Кертиса в путешествии на отдалённую планету под названием Грааль. Артуру (так звали сына Кертиса) было шестнадцать лет, но его биологический возраст из-за частых воскрешений был равен двенадцати. Кей и Артур должны были путешествовать под видом торговцев Кея и Артура Овальдов. Однако Изабелле Каль и Луису Номачи из Службы Имперской Безопасности планеты Инцедиоса удалось выяснить, кто такие Кей и Артур на самом деле. Каль начала преследование мальчика и его телохранителя.
Кею и Артуру удалось покинуть Инцедиос прежде, чем СИБ успела что-то заподозрить. После долгих приключений они попадают на планету Таури. Кей узнаёт от мальчика кое-что о целях их путешествия, а также то, что Артур на самом деле не сын, а клон Кертиса, и что до этого он пытался достичь Грааля уже 37 раз (умирал 73 раза). Все эти попытки заканчивались неудачей, Артур погибал, после чего воскресал на Терре и начинал путешествие снова.
На Таури Артур был захвачен отрядом Изабеллы Каль (которой помогала эскадра адмирала Карла Лемака) и доставлен на военную базу, где был подвергнут жестоким пыткам. Каль и Лемак надеялись выпытать у него тайну технологии аТан. Но Кертис Ван Кертис предусмотрел такую возможность и сделал Артура невосприимчивым к боли и пыткам. Это заставило Каль и Лемака потратить на пытки мальчика много времени, которое Кей использовал, чтобы освободить Артура.
Сначала Кей посетил Каилис и нашёл там Томми Арано — того мальчика, который убил его в начале романа. Как оказалось, Томми — это копия Артура Кертиса, которого силикоиды (раса неорганических существ) лишили памяти и оставили жить на отдалённой планете (так они пытались помешать Кертису достичь Грааля). Кей планировал прорваться на военную базу и подменить Артура его копией. В конце концов, ему удалось это (при поддержке Семьи (самой могущественной мафиозной структуры), которую возглавляла его сестра по пробирки Лика Сейкер), но он решил взять с собой обоих мальчиков. Втроём они отправились на Грааль на катере Кея, по дороге посетив родную планету булрати Урса.
Эсминец Лемака продолжил преследование Кея и догнал его на орбите Грааля. Тогда Кей взорвал свой катер. Он, Томми и Артур погибли и были воскрешены в местном отделении «аТана». Каль, стремясь догнать их, также совершила самоубийство и оказалась на Граале, где потеряла рассудок. Флот Лемака прекратил преследование и покинул орбиту Грааля.
На планете Кей узнал от Артура о цели их путешествия. Оказалось, много лет назад Кертис ван Кертис открыл эту планету. На ней он столкнулся с самим Богом, который предложил Кертису пройти Линией грёз (отсюда название романа), то есть создать свой собственный мир, предназначенный для Кертиса, мир его мечты. Кертис попросил время на размышление и получил аТан, который дал ему возможность вечно обдумывать свои мечты. Теперь он должен был с помощью Артура прибыть на Грааль, чтобы получить Линию грёз, причём не для себя, а для каждого человека, который будет в состоянии заплатить за неё. Понимая, что теперь лучшая часть человечества уйдёт в миры своей мечты, Кей решил, что Линия грёз приведёт к опасному ослаблению человеческой расы. Он попытался убить появившегося на Граале отца Артура, выстрелив в него, но ему это не удалось, так как на планете Грааль Кертис обладал бессмертием. Артур и Кертис Ван Кертис отправились за Линией грёз, а Кей и Томми решили остановить их, что и попытались сделать в «Императорах иллюзий».
