南の島で鷹岡との戦いに勝利したE組の生徒達。殺せんせーはカップル成立を目論んで「肝試し」を企画。 だが、いつしかE組全員でのイリーナと烏間をくっつける作戦になったが 果たしてその結末は。 夏休みも終わりに近づき、2学期へと思いを馳せる生徒達。その裏で謎の男の影も。

茅野発案、殺せんせー暗殺プラン「プリン爆殺計画」。E組の生徒達はいつもはサポートに回る茅野の指揮で殺せんせーの暗殺を試みる。 烏間先生のトレーニングも厳しさを増し、裏山でフリーランニングを使った「暗殺ケイドロ」の授業も開催。着実に力を高めるE組だったが、一方で椚ケ丘市内を騒がす“下着泥棒”のニュースも気がかりだった。

シロに率いられたイトナが殺せんせーに再び襲いかかってきた。激しく切り結ぶ両者だったが、イトナを捨て駒とするシロの策略に、E組の生徒達もイトナを彼の“執着”から切り離すべく奔走する。身の振り方を教える寺坂らを前に、葛藤を抱えるイトナは。

正式にE組に仲間入りしたイトナの特技を活かした「ラジコン作戦」により、ゲスい男子たちが一致団結。彼らは女子には内緒で綿密な計画を立てる。ある日、自身の本名を気にしていた木村のために、殺せんせーはその日1日生徒全員がコードネームで呼び合うことを提案する。

E組のイケメン委員長、磯貝悠馬。家計を助けるために行った校則違反のアルバイトをA組の五英傑に見つかってしまう。浅野学秀が出した見逃す為の条件。それはE組が来たる体育祭でA組に勝利する事。 全く異なるリーダーの素質を持つ二人の対決、その結果はどうなるのか。

中間テストを2週間後に控えたある日、暗殺技術を過信したE組の生徒達はある保育施設の年老いた園長に大怪我を負わせてしまった。 生徒達の間違った力の使い方を正す為、殺せんせーは一切のテスト勉強を禁止、保育施設でのボランティアを課す。老朽化した施設と、やんちゃだが問題を抱える児童を前に、E組の生徒たちは。

イリーナ先生の誕生日を気にも留めない烏間先生に、花束を贈るよう一計を案じるE組の生徒たち。しかし、あっけなくバレてしまい、その日以降イリーナ先生は学校へ姿を見せなくなった。心配を募らせるE組生徒たちの前に、突如“死神”と名乗る殺し屋が現れ、イリーナ先生をさらったことを告げる。生徒たちだけで来るように告げた“死神”を追い、イリーナ救出に向かったE組を待っていたものは。

“死神”に対し、全く歯が立たなかったE組の生徒たち。殺せんせーと烏間先生も駆けつけ全員で死神と対峙するが、そこへ“死神”の側へ付いたイリーナ先生も立ちはだかり、殺せんせーも捕われの身となってしまう。一人“死神”を追う烏間先生。そして、烏間先生と“死神”の一騎打ちが始まった。

成熟の11月。暗殺期限が残り4ヶ月と迫る中、進路相談の時期がやってきた。クラスメイト各々が進路を考える中、悩んでしまう渚。そんな中、渚は母親から突然「E組を抜けさせる」と告げられる。

クラスの経営手腕が試される椚ケ丘の学園祭。浅野学秀率いるA組はスポンサー付の派手なイベントを開催。一方E組は旧校舎の立地を逆手に取っての自給自足、天然食材を使った食堂で勝負する。さらに歴代アサシンや「渚ちゃん」目当てのユージ君まで現れる。

学園祭でひと際目立った活躍をみせたE組。教育方針に反すると問題視する浅野理事長と、良きライバルとしてE組の存在を評価する息子・浅野学秀の対立が表面化。次なる舞台は期末テスト。 学秀はまっすぐな気持ちでE組に勝負を挑む。迎えた期末テスト。超難問題を前に、生徒達はどうするのか。

E組対A組の期末テスト対決はいよいよ大詰め。特に超難問が続く数学、他の生徒たちが途中脱落していく中、最終問題はカルマ対学秀の一騎打ちに。お互いに最終問題と格闘する中、カルマはE組で過ごした経験を思い起こし、あることに気づく。果たして学年1位の座はどちらの手に。

期末テスト後、殺せんせーへの解雇通知を盾に一方的な賭け勝負を挑んできた浅野学峯理事長。よく似ているというふたりの教育者像、その真意とは。浅野理事長を変えた過去の事件が明らかになる。一方、E組は、演劇発表会で行う演目を「桃太郎」に決めた。しかも殺せんせーが主役。 一体どうなるのか。

演劇発表会、倉庫の後片付けをする渚とカエデ、に殺せんせーも助っ人で参加。これまでの暗殺計画の思い出話に花が咲く。殺せんせーが初めて教室に現れた時、カルマが休学明けで戻ってきた時、イトナが登場した時、カエデ主導のプリン爆殺計画。そんな中、カエデの様子に変化が起こる。

豹変したカエデからの攻撃を受ける殺せんせーは、自らの急所を囮に、暴走した彼女を阻止する術を生徒達に託す。そこで渚が取った行動とは。 そして、再びクラス全員が揃った時、殺せんせーは自らの過去を語り始める。生徒達はついに「殺せんせーとは何者なのか。」を知ることになる。

「そして超生物は語りはじめた。秘められた人間の記憶を。」 かつて死神と呼ばれた殺し屋は、反物質を作る柳沢の人体実験の対象となる中、雪村あぐりと心の交流を深めていく。しかし、実験体である死神の体内エネルギーが限界を超え、来年には地球ごと爆発することが判明。柳沢は彼の殺処分を命じる。

この先生を殺さなくちゃ、ならないのか。殺せんせーの過去を知った生徒達に突如突きつけられた新たな難題。強い絆があるからこそ、自分たちの中にある一番大切な気持ちを殺さないために相反する主張をする渚と業を発端に、クラスが分裂の危機！ そんな彼らに殺せんせーが出したまさに「暗殺教室らしい」仲裁案とは。

それぞれが殺せんせーを真剣に想う気持ちがあるからこそ意見が分かれた暗殺サバイバル対決は、ついに「殺さない」の渚と「殺す派」の業の一騎打ちに。友達でありながらお互いにどこか他人行儀だった二人が本気でぶつかり合う。 果たしてその結果は。

殺せんせーを救う研究が宇宙空間で密かに行われているという情報をキャッチしたE組。クラスを代表して渚と業は実験データを盗みに打ち上げ予定の無人ロケットに潜入する。 殺せんせーを助けたい想いを胸に、季節はずれの自由研究がスタートする。

全員の進路も決まり、E組卒業アルバム制作に精を出す殺せんせー。しかし、ついに政府による最終暗殺計画が発動。殺せんせーは地球を破壊する危険生物として報道され、E組は監視下に置かれてしまう。「殺せんせーに会いたい！」 生徒達は決意の行動を起こす。

殺せんせー暗殺期限まであと3時間。レーザーの照射時間も刻々と迫っていた。生徒達は政府の警備をくぐり抜け、旧校舎で殺せんせーに再会する。あぐりが誕生日と決めてから1年後の夜、束の間の語らい。しかし、そこに柳沢と変わり果てた二代目死神が現れる。

殺せんせーVS二代目死神。 殺せんせーを上回る能力を身につけた二代目死神に、自らをも改造した柳沢が加勢し、ラストバトルへ突入する。 生徒達を守りながら戦う殺せんせーに、容赦ない攻撃を仕掛ける憎悪にまみれた二人。絶対絶命の中、意外な人物が攻撃を仕掛ける。

1年間の思い出が詰まった旧校舎は、殺せんせー、烏間、イリーナ、そして3年E組の生徒達だけになった。暗殺期限が刻一刻と迫り、残された時間はあと僅か。E組の生徒達が出した答えに、満身創痍の殺せんせーは満足げに頷くのだった。

「さようなら、殺せんせー。さようなら、椚ヶ丘中学校。」 殺せんせーと過ごした宝物のような1年間。E組の生徒たちは「暗殺教室」を旅立ち、確かな一歩を踏み出す。そして月日は流れた。