死神リューク（声：中村獅童）が落とした『デスノート』を拾い、世の中に野放しになっている凶悪犯を独自の判断で粛清していくエリート大学生・夜神月(藤原竜也)。犯罪者が不審死を遂げる中、人々の間では『救世主 キラ』の存在が囁かれていた。一方、キラ事件を捜査するためインターポールから派遣された探偵L（松山ケンイチ）は、月への疑いを深めていく。「キラ逮捕に協力する」と月は自ら捜査本部に乗り込み、Lと月は互いに腹を探り合う。そんな中、リュークとは別の死神レム(声：池畑慎之介)のデスノートを手に入れたアイドル、弥海砂(戸田恵梨香)は、顔を見るだけで相手の名前と寿命が見える『死神の目』を持つ。キラを崇拝する海砂は『第2のキラ』と称し、キラを否定する者を殺していく。海砂と手を組んだ月は彼女を使ってLの本名を知り、デスノートで抹殺しようと目論むが、機先を制したLによって海砂は監禁・尋問される。海砂が自分との関係を自白しないよう、月はデスノートの所有者であることを一時放棄し、自らの監禁を申し出る。一方、煽動的なキラ報道で視聴率を上げるさくらTVのキャスター、高田清美は、海砂が放棄した第2のデスノートを得て『第3のキラ』となる。『第3のキラ』の登場に捜査本部は混乱し、所有権を放棄したことでノートに関する記憶を失った月は、Lと協力して『第3のキラ』の正体を突き止める。清美の逮捕と死でデスノート、そして死神の存在が明るみとなり、記憶を取り戻した月は自分がキラである疑いを晴らす。海砂を操り、Lを抹殺して完全勝利を収めようとする月だが、Lによってノートはすり替えられ、自分がキラであることを露呈してしまう。月を見限ったリュークはデスノートに月の名を書き、月は絶命する。一方Lも、キラを逮捕するため自分の命を諦め、自らの本名をデスノートに書き込んでいたのだ。