平凡的大学生夜神月（洼田正孝饰）跟在警视厅搜查一课上班的父亲夜神总一郎以及妹妹妆裕共同生活。某天，他捡到死神丢落在人间的笔记本，名字被写在这个本子上的人就会真的死去。开始，夜神月只是当成玩笑，把威胁好友鸭田的佐古田的名字写了上去，但是佐古田真的死掉了。佐古田的死让很多人感到高兴，而月也产生了一种奇妙的感觉。之后，月使用笔记的力量不断杀死罪犯，引起了国际刑警组织的注意，国际刑警组织邀请神秘的名侦探L（山崎贤人饰）来到日本，同夜神总一郎等人共同展开调查。从此，夜神月与L展开了生死对决。
夜神月是一个普通的大学生，他跟当刑警的父亲总一郎以及妹妹妆裕共同生活。除了会观看去弥海砂的演唱会之外，精力都放在了学业跟打工上。某天，他高中时期的同学，曾经的少年犯佐古田突然出现。
经琉克提醒，月发觉自己被FBI的调查员雷跟踪，他不知L现在对于“基拉”真面目的调查到了什么程度。忐忑不安中，月开始摸索用死亡笔记让FBI调查员消失的方法。
夜神月借刀杀人的计划失败，反而让L更加怀疑他就是基拉。接到L的电话后，月呆若木鸡。而且，他从L口中得知父亲总一郎是“基拉对策室”的室长。
雷的猝死让夜神月感到还有第二个“基拉”存在。而夜神月设计将FBI的调查员全部杀死也没能打消L对他的怀疑。为了查明基拉的真身而不择手段的L，在雷最后负责监视的夜神家和乡田家的住宅里装了大量的摄像头，试图“目击”基拉杀人的瞬间。
发现拯救自己的基拉就是夜神月后，海砂怀着对基拉的爱开始采取各种鲁莽的行动。得知她为了基拉不惜以一半生命换取死神之眼后，月有意让海砂利用死神之眼杀死L。
海砂被L以“第二基拉”的嫌疑拘禁起来。经受不住L拷问的海砂只求一死。雷姆让海砂放弃笔记从而抹掉她对基拉的记忆。
虽然总一郎赌上性命演了一场戏，但L仍不能百分百确信月不是基拉。为了说服L，月也作为对策室的一员参与搜查行动。模木报告说，新出现的基拉很可能与日本有代表性的企业四叶草集团有关联，月听了以后，为了证明自己的清白，向L发誓要尽全力抓住基拉。
被作为“第三个基拉”逮捕的火口突然死亡。在火口带着的黑色死亡笔记上写着“这个笔记上写下姓名的人，如果在十三天以内不写下下一个名字就会死掉”，根据这一规则，L宣布月和海砂是清白的。
借助魅上照的“死神之眼”，月终于将L的本名L.Lawliet写在笔记上。然而，早有防备的L对笔记做了手脚，真的死亡笔记已交给总一郎保管，月拿到的不过是渡制作的赝品。
为了救出妆裕，总一郎和月拿着笔记本前往日村指定的地点。模木等人也按尼亚的指示，伺机闯入现场支援。月、总一郎与日村对峙。
为了阻止月的罪行，继L之后，总一郎也付出了生命的代价。为了造就一个没有罪儿犯的世界下定决心要不择手段的月，一心一意要除掉梅洛，将父亲之死嫁祸给梅洛，促使警方总动员，全城搜捕梅洛。
