Amano Yukiteru (Yuki) adalah seorang anak yang tertutup dan selalu menyendiri. Sebisa mungkin dia menghindari berinteraksi dengan orang-orang di sekitarnya dan selalu menyibukkan dirinya dengan menulis sebuah diary/jurnal menggunakan telepon selularnya. Yuki juga mempunyai teman khayalan yang disebut Deus ex Machina, penguasa ruang dan waktu.

Ternyata Deus bukan sekedar teman khayalan Yuki, dan Deus mengubah diary Yuki yang selama ini berisi cerita tentang apa yang dilihat/diamati oleh Yuki menjadi sebuah diary yang menceritakan apa yang akan terjadi di masa depan. Pada awalnya Yuki menikmati “kehebatan” diary-nya, tetapi kemudian Deus mengatakan bahwa Yuki harus berpartisipasi dalam sebuah survival game, di mana Yuki dan sebelas orang lain yang diberi diary istimewa juga, harus bertarung satu sama lain sehingga tinggal tersisa satu pemenang yang akan menjadi penerus Deus.

Dalam permainan tersebut, ke-12 partisipan harus menggunakan keistimewaan diary masing-masing untuk bisa mengalahkan dan membunuh lawan-lawannya. Yuki pada awalnya berusaha untuk tidak terlibat, tetapi nyawanya terus menerus terancam. Dalam keadaan terancam ini, Yuki selalu ditolong oleh Gasai Yuno, teman sekelas yang terobsesi pada dirinya. Yuki akhirnya setuju untuk bekerja sama dengan Yuno yang ternyata juga seorang pemegang diary di mana diary-nya berisi segala sesuatu yang terjadi atas Yuki. Tetapi di balik itu semua, ternyata Yuno juga mempunyai sebuah rahasia yang lebih dalam.

[spoiler]
Yuki yang semula ingin menyerah dalam permainan ini, akhirnya berubah setelah kedua orang tuanya menjadi korban. Yuno mengatakan bahwa bila Yuki berhasil membunuh semua peserta yang lain, ia akan menjadi penguasa ruang dan waktu, sehingga ia akan bisa menghidupkan kembali kedua orang tuanya. Atas dorongan Yuno ini, Yuki kemudian berubah menjadi seseorang yang menggunakan segala cara untuk memenangkan permainan itu. Setelah tinggal dirinya dan Yuno yang tersisa, Yuki mulai mengetahui identitas Yuno yang asli dan apa tujuannya mendorong Yuki untuk menjadi pemenang.
[/spoiler]