명석한 두뇌로 고등학교 학창 시절을 따분하게 보내는 야가미 라이토. 어느날, 자기 뜻대로 사람을 죽일 수 있는 데스 노트를 얻게 된 라이토는 그 힘을 이용해 범죄자들을 하나씩 죽이면서 악을 청소하기로 결심한다. 살해된 사람이 늘자, 천재 탐정 L이 개입하면서 둘 사이의 싸움이 시작되는데...

범죄자들이 죽으면서 그 수가 계속 줄어드는 가운데, L은 세계 여러 나라를 대표하는 경찰들과 컴퓨터를 통해 만난다. L은 일본에 대응팀을 만들어 줄 것을 요청하고, 그 팀의 지휘는 라이토의 부친인 야가미 소이치로가 맡게 되는데...

데스 노트를 인간세계에 떨어뜨린 장본인인 사신(死神) 류크는 라이토에게 미행당하고 있음을 알려준다. 미행자의 신원을 확인할 수 없어 궁지에 몰린 라이토에게 류크가 놀라운 제안을 하는데...

라이토는 6명을 대상으로 죽음의 방식을 컨트롤 할 수 있는지 시험해 본다. 그 결과 데스 노트에 쓴 대상자가 죽기 전에 그 행동을 어느 정도 컨트롤 할 수 있음을 알게 되는데...

L이 비밀리에 FBI 요원들을 일본에 침투시킨 것을 알게된 야가미 소이치로는 L과 직접 만날 것을 요구한다. 한편, 라이토는 FBI 요원들을 제거할 수 있는 방법을 알아내는데...

라이토는 경찰청에서 키라관련 정보를 가지고 온 여자를 만단다. 담당 팀장의 아들로서, 라이토는 그녀로부터 이야기를 듣고 자신이 체포당할 수도 있는 정보였음을 알고 깜짝 놀라는데...

라이토는 데스 노트를 이용해 키라관련 정보를 알고 있는 여자를 죽이려했지만 실패한다. 자신에게 본명이 아닌 다른 이름을 알려준 것을 알게된 라이토는 이제 얼마 남지 않은 시간동안 그녀를 제지해야 하는데...

L은 레이 펜버가 감시하던 팀장 야가미 소이치로와 부관 기타무라의 집에 감시 카메라와 도청기를 설치할 것을 주장한다. 감시당하는 것을 알고 있는 라이토는 평범한 모습을 보여 주는데...

살인이 계속되자, L은 라이토를 수상히 여기고 직접 수사하기로 한다. 가까이서 지켜보기 위해 L은 라이토와 같은 대학에 입학하고 라이토에게 자신이 L임을 밝히는데...

라이토에 대한 의심이 깊어지면서 L은 수사본부에 라이토를 초빙한다. 그 때, 야가미 소이치로가 심장질환으로 쓰러졌다는 긴급 전화가 오는데...

사쿠라 TV에 보내온 테입에서 예고한 말대로, 키라에 대해 부정적 의견을 내놓은 뉴스 앵커와 시사 해설가가 차례로 죽는다. 사건을 조사한 L은 오리지널 키라가 아닌 두번째 키라의 소행이라고 결론내리는데...

제2의 키라를 놓치게 되자 L은 라이토에게 수사본부에 참여해달라 부탁한다. 그리고, 오리지널 키라 처럼 행세 하면서 제2의 키라를 잡도록 도와달라 하자 라이토는 자신에 대한 의심을 떨칠 기회라 생각해 이를 승낙한다. 놀랍게도, 제2의 키라는 라이토에게 없는 능력을 가지고 있는데...

L의 의심이 커지는 것을 피하기 위해 라이토는 아오야마로 가 제2의 키라를 찾으려 한다. 그러나, 제2의 키라인 아마네 미사는 자신의 능력을 사용해 라이토를 먼저 알아보는데...

라이토와 미사는 서로의 데스 노트를 보여주고 키라임을 확인한다. 라이토는 미사에게 그녀의 사신 렘을 시켜 L을 죽여달라 부탁하고, 미사는 그 댓가로 서로 사귀자고 하는데...

여러 증거물들이 아마네 미사가 제2의 키라임을 가리킨다. 미사를 구하기 위해, 사신 렘은 그녀에게 데스 노트의 소유권을 포기하라 시키는데...

미사는 감금 상태가 되지만, 데스 노트의 소유권을 포기해 그에 관한 모든 기억이 사라진 상태이다. 라이토 역시 감금되자 살인이 그치고, 라이토에 대한 의심은 커져간다. 그런데 갑자기 살인이 시작되는데...

50일 간의 감금 기간 동안 살인이 계속 이어지자, 결국 미사와 라이토는 풀려난다. 그러나, L은 더이상의 살인이 생기지 않도록 계획을 짜 라이토의 아버지 소이치로에게 미사와 라이토를 태우고 없애줄 것을 부탁하는데...

L은 여전히 라이트와 미사가 의심스럽긴 하지만, 라이트와 미사는 기억이 지워진 상태이며... 라이트는 L과 같이 키라를 잡기 위해 최근 발생한 키라의 살해와 요츠바 그룹 사이의 이상한 연결점을 찾는데....

미사를 감시하는 전담반원인 마츠다는 자신을 돋보이게 하고 싶어하고 미사와 함께 일하는 동안 요츠바 그룹의 도쿄 본사를 키라 살해 혐의로 조사하기 시작하는데...

L은 요츠바 그룹이 회사에 문제를 일으키는 요인을 제거하기 위해 비밀리에 모임을 갖는 것을 발견하고 키라가 8명의 임원 중 한 명임이 틀림없다고 결론을 내리는데...

태스크 포스는 미사를 이용하여 요츠바 기업에 더 가까이 다가갑니다. 하지만 렘이 미사와 소통하면 상황이 복잡해 지는데...

미사 덕분에 태스크 포스는 이제 새로운 키라의 정체를 알게 되었고 L은 그를 잡기 위한 계획을 세우는데...

L, 라이트, 미사는 수사팀 건물에서 지켜보며 그가 누구와 통화하는지 궁금해 한다. L은 히구치가 사신과 이야기하고 있는지 궁금해 하고, 렘은 히구치에게 역에 가자고 설득하는데...

히구치가 마침내 붙잡히는 동안 라이트는 계획대로 키라로서의 기억을 되찾습니다.

기억을 되찾은 라이트는 미사에게 히구치가 죽은 후 살인을 시작하라고 명령한다. 사신 렘은 모든 것이 라이트의 계획에 따라 진행되고 있으며 렘이 빨리 행동하지 않는 한 L이 미사를 키라로 체포할 것임을 깨닫는데...

L의 죽음 이후, 세계는 혼동에 빠지며 키라를 잡을 탐정을 찾고 있는데... 과연, 새로운 탐정은 키라를 잡아 처벌을 할 수 있을지....