個(gè)名叫琉克的死神把一本“死亡筆記本”遺落在了人間，被就讀于名牌大學(xué)東應(yīng)大學(xué)的尖子生夜神月（藤原龍也飾）所拾得。月，這位被寄予厚望、將來能成為警視總監(jiān)的天才，卻暗暗感到所謂法律的正義是有界限的。就在這時(shí)，這本黑色封面的筆記本在月面前出現(xiàn)，上面有這樣一句話：名字被寫在筆記本上的人都會(huì)死。盡管月起初并不相信，但還是隨手寫上了從電視上看到的誘拐殺人犯的名字，第二天就得知該犯人在獄中突然身亡。至此，月相信了死亡筆記的能力，并決定利用自己的雙手制裁犯罪者，構(gòu)筑理想中的世界。

逃亡中的惡性事件罪犯、憑借權(quán)力逃脫罪名的當(dāng)權(quán)者，一切應(yīng)該受罰卻逃脫了的人相繼神秘地死去。國際刑警組織為調(diào)查這一連串的事件，將一個(gè)天才派往日本警察廳，他就是擁有超群情報(bào)收集能力以及神秘的推理能力、解開了許多世界上各種難以破解的案件的L（松山健一飾）。受到L的指示，日本警察乃至FBI共同通緝基拉。月與L，兩位天才展開了對(duì)決。

夜神月設(shè)計(jì)除掉了女友和跟蹤自己的FBI的探員，趁機(jī)混進(jìn)了調(diào)查本部，但是，L對(duì)他的懷疑并沒有結(jié)束，新一輪的智力游戲繼續(xù)進(jìn)行。月和L的頭腦對(duì)峙迎來了新的局面。借著“幫助ICPO逮捕Killer”的理由，月潛入了調(diào)查本部。這樣月就和對(duì)月虎視眈眈的L直接面對(duì)面的交鋒了。

但是，發(fā)生了月預(yù)想以外的事件，與死神硫克個(gè)性迥異的另一位死神雷姆也把自己的死亡筆記丟在了地球上，被一位崇拜Killer的小姑娘彌海砂撿到了。彌海砂主動(dòng)和夜神月聯(lián)系，答應(yīng)協(xié)助他除掉L，條件是讓月做自己的男朋友。彌海砂用自己一半的生命作代價(jià)取得了夜神月所沒有的特殊能力“死神之眼”，這個(gè)能力可以直接看到對(duì)方的時(shí)候就能知道對(duì)方的真名，是對(duì)付L的最強(qiáng)武器，所以月同意了和小姑娘合作。但是就在彌海砂寫下L的真名前，聰明的L先發(fā)制人，將彌海砂作為基拉嫌疑犯關(guān)進(jìn)了Killer對(duì)策室，知道同伴被監(jiān)禁后，月也提出了將自己監(jiān)禁的要求，但是一切都是在月的計(jì)算之中。夜神月為了救彌海砂，想到了一個(gè)絕妙的辦法--放棄死亡筆記所有權(quán)。

同時(shí)，因?yàn)橹谱魃縿?dòng)性的跟蹤報(bào)道“Killer”事件而風(fēng)頭大勁的櫻花電視臺(tái)發(fā)生了一連出人意料的事情，主播高田清美追蹤Killer的過程中發(fā)現(xiàn)了不為人知的秘密，隨即第三名Killer出現(xiàn)了。兩個(gè)死神，兩本“死亡筆記”，三個(gè)Killer，一切撲朔迷離。死亡筆記的規(guī)則被公布于眾，兩個(gè)天才的頭腦斗智也在一個(gè)一個(gè)預(yù)想之外的事件中展開。

殺人越貨的罪犯連續(xù)神秘死亡，人們將替天行道懲治惡人的基拉奉為救世主，警方對(duì)之束手無策。專門解決奇詭事件的天才少年L推斷，基拉有97%的可能性身在日本，于是他離開洛杉磯飛赴日本。臨行之前，L心中浮起淡淡的預(yù)感——自己可能再也回不來了。

L與基拉——夜神月的展開了正面交鋒。這時(shí)，泰國的一個(gè)小村莊被人從大地上抹去了痕跡。L并不知道有一樁足以毀滅世界的重大陰謀正在醞釀之中。

L以自己的生命為代價(jià)設(shè)下陷阱準(zhǔn)備一舉擊潰夜神月，不料，多年的搭檔渡意外身亡。L決定在自己最后的23天中解決渡所留下的任務(wù)。直升機(jī)送來了一箱給渡的禮物，里面竟是一個(gè)男孩——他是遭滅頂之災(zāi)的泰國小村的唯一幸存者。L從男孩隨身攜帶的磁碟資料中得知，該事件與恐怖的殺人病毒有關(guān)。此時(shí)，少女真希帶著父親的遺物來找渡，她也是這場陰謀的受害者。追蹤而來的殺手已然趕到，L帶著兩個(gè)孩子開始了逃亡。只剩6天了，L決定與陰謀者決一死戰(zhàn)。