Light Yagami (Raito Yagami en VO) est un lycéen surdoué qui juge le monde actuel criminel et corrompu. Sa vie change du tout au tout le jour où il ramasse par hasard un mystérieux cahier intitulé « Death Note ».

Le mode d'emploi inclus dans le cahier indique que « la personne dont le nom est inscrit dans ce carnet meurt ». D'abord sceptique, Light teste le carnet et découvre que son pouvoir est bien réel. Il rencontre l'ancien propriétaire du Death Note, un dieu de la mort nommé Ryuk. Celui-ci déclare avoir volontairement laissé tomber son carnet dans le but de se divertir. Light décide d'utiliser le Death Note pour exterminer les criminels, dans le but d'éradiquer le Mal et de bâtir un monde parfait dont il sera le dieu. Il apprend peu à peu à se servir des pouvoirs du cahier. L'utilisateur peut seulement tuer une personne dont il connaît le visage, en y inscrivant son nom. Il peut également en préciser la cause ainsi que les circonstances détaillées, la cause par défaut étant la crise cardiaque.

Les nombreuses morts inexpliquées de criminels à travers le monde attirent l'attention d'Interpol et du mystérieux L, un détective capable de résoudre n'importe quelle énigme, mais dont personne ne connaît ni le visage ni le nom. L décide d'enquêter pour capturer le tueur en série, surnommé par le grand public « Kira » (dérivé de la prononciation japonaise de « killer »).

Entre Light et L, tous deux persuadés d'agir pour la justice, s'engage un combat acharné pour découvrir en premier l'identité de l'autre.