Brilhante e entediado, o estudante Light Yagami encontra o Death Note, um caderno capaz de matar qualquer pessoa cujo nome seja escrito nele. Com ele, Light decide livrar o mundo do mal, matando criminosos um a um. Mas quando os assassinatos começam a se acumular, o genial detetive L assume o caso, dando início a uma épica batalha de intelectos.

Com criminosos do mundo todo morrendo, L atende aos apelos dos representantes das Nações Unidas, e estabelece uma força-tarefa com sede no Japão, sob o comando de ninguém menos que Soichiro Yagami, pai de Light.

Ryuk, o Shinigami que deixou o Death Note cair no mundo humano, avisa a Light que há alguém em seu encalço. Ao saber que Light está interessado em descobrir a identidade de seu perseguidor, Ryuk oferece uma oferta irrecusável...

Light, mundialmente conhecido como o infame Kira, testa os limites do poder do Death Note, executando seis prisioneiros de maneiras distintas e controlando seus movimentos antes de morrer.

Ao descobrir que L trouxe agentes do FBI para o Japão, Soichiro Yagami solicita uma reunião em pessoa com ele. Enquanto isso, Light maquina um ardil para removê-los permanentemente do caso.

Light encontra uma mulher no departamento de polícia que carrega uma importante pista sobre o caso Kira. Como filho do líder da investigação, Light se oferece para ouvir sua história, e descobre que ela carrega provas suficientes para levá-lo para a prisão!

Light usa o Death Note para matar uma mulher que poderia levá-lo para a prisão, mas o caderno não funciona, apontando que a mulher deve ter dado um nome falso. Restam-lhe apenas alguns minutos para descobrir o nome verdadeiro, antes que ela conte tudo para a polícia.

L insiste em grampear as casas das famílias investigadas por Raye Penbar, incluindo a casa do comissário Yagami - mas Light antecipou-se a esse movimento e já tem tudo planejado.

Os assassinatos continuam, e L começa a suspeitar do comportamento impecável de Light. Para averiguá-lo mais de perto, L se matricula na mesma universidade que Light.

L suspeita cada vez mais de Light, que o convence a deixar que participe das investigações. Entretanto, ambos são surpreendidos por um telefonema: Soichiro Yagami sofreu um ataque cardíaco.

Como previam as fitas enviadas à Sakura TV, todos os âncoras jornalísticos que duvidaram dos poderes de Kira morreram um a um. Ao observar isso, L conclui que essas mortes só podem ser obra de um segundo Kira.

Com um segundo Kira a solta, L convida Light a participar da caçada pelo impostor, fingindo ser o Kira verdadeiro. Light aceita, a fim de espantar as suspeitas que recaem sobre si, mas logo percebe que este outro Kira possui um poder que nem mesmo ele tem.

Light viaja a Aoyama para descobrir a identidade do segundo Kira. Contudo, Misa Amane lança mão de seu dom para identificar Light sem que os dois se encontrem.

Após mostrarem seus Death Notes e comprovarem suas identidades, Light pede a Misa que use sua Shinigami Rem para se livrar de L. A garota aceita com uma condição: a de que Light torne-se namorado dela.

Provas concretas apontam Misa Amane como a segunda Kira. Para inocentar a garota das acusações, Light convence-a a abrir mão da posse de seu Death Note.

Apesar de não se recordar de nada, Misa segue confinada. Light se oferece para também ficar sob vigilância, mas quando os assassinatos param de acontecer, as suspeitas recaem ainda mais fortes sobre ele.

Depois de 50 dias de confinamento, os assassinatos voltam a acontecer, mas Misa e Light ainda não estão inocentados. Quando Soichiro Yagami aparece para buscá-los na prisão, eles entram em uma viagem que pode muito bem ser sua última.

Ainda sob suspeita de L, Light e Misa (alheios aos cadernos) voltam ao quartel-general da força-tarefa, e Light nota uma interessante conexão entre os recentes assassinatos de Kira e o Grupo Yotsuba.

Ansioso por provar seu valor e não ser um peso morto, Matsuda, que está designado como agente da Misa, resolve invadir por conta própria o prédio do Grupo Yotsuba em busca de provas.

L e sua equipe descobrem que o Grupo Yotsuba se reúne em segredo para discutir a realização de assassinatos que possam favorecer o grupo financeiramente, e concluem que Kira deve estar entre os membros da reunião.

O Grupo Yotsuba contrata Misa Amane para ser a nova cara dos comerciais da empresa, e ela aproveita a oportunidade para acompanhar os executivos mais de perto. Durante a entrevista, a Shinigami Rem entra em contato com Misa e lhe revela o passado que ela havia esquecido.

Após uma operação de sucesso, Misa aponta que Higuchi é o executivo responsável pelos assassinatos. L traça um plano para atrair Higuchi para a TV Sakura, promovendo um programa especial onde uma testemunha anônima revelará a verdadeira identidade de Kira.

Higuchi, um dos executivos do Grupo Yotsuba, se surpreende quando não consegue matar Matsuda, e firma um contrato de última hora com Rem para obter os olhos de Shinigami.

Higuchi é capturado e confessa tudo o que sabe sobre o Death Note. Com a possibilidade de existência de mais cadernos, L declara que o caso está longe de ser encerrado. E quando Light encosta no caderno apreendido...

Novamente de posse de suas memórias, Light ordena a Misa que volte a realizar assassinatos em nome de Kira. Rem se dá conta do plano de Light, e percebe que Misa será presa a menos que a Shinigami entre em ação.

Light removeu todos os empecilhos em seu caminho, e está prestes a concretizar o seu mundo ideal. Por insistência da força-tarefa, ele assume o papel de L, e o mundo se dirige a uma nova era sob o jugo de Kira.