In Tokio, das durch ein Erdbeben stark zerstört wurde, lebt der Schüler Ganta Igarashi (五十嵐 丸太, Igarashi Ganta). Er ist ein Überlebender der Katastrophe, bei der dreiviertel von Tokio im Meer versank. Dennoch versuchen die Menschen ein normales Leben zu führen, sodass Ganta zusammen mit seinen Freunden die Schule besucht. Eines Tages taucht jedoch ein seltsamer, rot gekleideter Mann auf, der vor den Fenstern des Klassenraumes schwebt. Bevor sie darauf, sichtlich geschockt, überhaupt reagieren können, kommt es schon zu einer Art Explosion, die den gesamten Raum verwüstet. Als Ganta wieder zu sich kommt, findet er sich mitten in den Trümmern wieder und muss mit ansehen, wie der Angreifer den Kopf seiner besten Schulfreundin als Trophäe mit sich herumträgt. Er wird jedoch schnell bemerkt. Sich selbst auch schon tot sehend bekommt Ganta aber einen roten Kristall in seine Brust eingepflanzt, bevor er sein Bewusstsein verliert.

Als er in einem Krankenhaus wieder zu sich kommt, wird er sofort verhaftet, da man ihm die Schuld an den Morden gibt. Ganta, der die Welt nicht mehr versteht, muss erdulden, wie gefälschte Beweise gegen ihn eingesetzt werden und wie er schließlich zum Tode verurteilt wird. Von allen für den Täter gehalten wird er in das einem nach außen hin wie ein Vergnügungspark wirkenden privatisierten Gefängnis Deadman Wonderlandgebracht, wo schließlich seine Hinrichtung stattfinden soll. Dort angekommen muss er sich zunächst mit den dortigen Regeln vertraut machen. Jeder der Insassen bekommt nämlich ein Halsband umgelegt, das sowohl seine Position ermittelt und ihn ebenso durch die Injektion von Gift töten kann.

In dem Gefängnis wird er schnell auf die rauen Sitten aufmerksam und bekommt sie auch selbst zu spüren, zumal er durch den inszenierten Vorfall auch als sehr berüchtigt gilt. Da er noch recht jung ist, ist er den anderen Insassen körperlich unterlegen und droht schnell das Opfer von Attacken zu werden, bei denen vom korrupten und sadistischen Wachpersonal niemand einschreitet. Bevor es jedoch so weit kommt, trifft er auf das merkwürdige Albino-Mädchen Shiro (シロ). Sie erinnert ihn sehr stark an seine einstige Schulfreundin, ist jedoch nur schwer einzuschätzen, da sie alles nicht wirklich ernst zunehmen scheint und es wie ein Spiel betrachtet. Sie ist sehr akrobatisch und versucht ihn gegen seine Angreifer zu verteidigen. Jedoch ist sie nicht stark genug und beide drohen zu Tode geprügelt zu werden. Unerwartet explodiert eine vom Direktor des Gefängnisses platzierte Bombe, die einen Teil des Gebäudes zum Einsturz bringt. Er hatte angeblich geplant, den zum Tode verurteilten durch einen „Unfall“ verschwinden zu lassen. Ganta, der den herunterfallenden Trümmern nicht ausweichen kann, entfesselt dabei zum ersten Mal die Kraft des Kristalls und kann damit unbewusst die Trümmerteile abhalten, bevor er abermals zusammenbricht.

In der Krankenstation des Gefängnisses erwachend trifft er erneut auf Yō Takami (鷹見 羊, Takami Yō), der direkt nach seiner Ankunft von der weiblichen Hauptwache Makina (マキナ, Makina) mit einem Schwert verletzt wurde. Von ihm erfährt Ganta mehr über die Regeln des Gefängnisses. Das Halsband der Insassen ist nämlich so konzipiert, dass es jeden automatisch tötet, der nicht innerhalb von drei Tagen eine "Süßigkeit" zu sich nimmt, die er durch genügend Punkte kaufen kann, die er bei einem der makaberen Spiele gewinnen kann. Da Ganta schon seit zwei Tagen keine Süßigkeit (wird meistens auch als Candy bezeichnet) zu sich genommen hat, sieht er sich gezwungen an einem Spiel namens Dog Race teilzunehmen. Noch während der Vorbereitungen muss er die unfreiwillige Bekanntschaft mit Kazumasi Kōzuma machen, der sich neben vielen anderen ebenfalls anschickt das Rennen zu gewinnen. Jedoch ist dem groß gewachsenen Kämpfer jedes Mittel recht sich bereits im Vorfeld mögliche Konkurrenz aus dem Weg zu schaffen. Zu Gantas Glück taucht Makina rechtzeitig auf, um das Rennen zu eröffnen, an dem ebenfalls Shiro teilnimmt, während Yō von Kazumasi bereits so verwundet wurde, dass er abtransportiert wird.

Das Rennen selbst ist ein Hindernislauf, der vor öffentlichem Publikum zur Erheiterung aufgeführt wird. Jedoch wird das Publikum in dem Glauben gelassen, dass alles nur gestellt ist. In Wirklichkeit sind die dort auf sie lauernden Fallen scharf und haben schnell den Tod vieler Teilnehmer zur Folge, die sich nicht einmal davor drücken können, da sie sonst vom Wachpersonal erschossen werden. Darüber hinaus kennt das Spiel nur einen Gewinner, sodass ein Wettkampf zwischen Kazumasi, dem jedes Mittel recht ist, und Ganta entsteht. Bei diesem macht sich Ganta sowohl die Umgebung zunutze und bekommt ebenfalls Hilfe von Shiro, die dabei jedes Risiko in Kauf nimmt. Zum Ende des Spiels wird Ganta erneut von Shiro gerettet, sodass er den Preis für sich sichern könnte. Jedoch verzichtet er darauf, als er sich zwischen dem Leben von Shiro und dem Sieg entscheiden muss.