La mort est l'un des nombreux mystères qui ont laissé l'humanité dans l'obscurité depuis la nuit des temps. Cependant, Yuzuru Otonashi, 17 ans, ne tarde pas à trouver la réponse à la question brûlante de savoir ce qu'il advient de l'âme après la mort. Se réveillant sans aucun souvenir dans une dimension entre la vie et la mort, il découvre la vérité troublante de la vie après la mort. Prenant la forme d'un lycée, cette dimension étrange est destinée à abriter ceux qui sont morts sans l'avoir voulu. Se sentant lésés par Dieu durant leur vie terrestre, les résidents de l'école ont décidé de former l'Afterlife Battlefront, une faction rebelle déterminée à s'opposer à leur présidente du conseil des étudiants, Kanade "Angel" Tachibana, qui est une divinité. Le chef du groupe, Yuri Nakamura, recrute Otonashi pour lutter contre Angel afin de prendre le contrôle de leur propre vie. Cependant, s'interrogeant sur la moralité de leurs actions, Otonashi se rend derrière les lignes ennemies pour comprendre le côté opposé de leur destin commun.

Yuzuru Otonashi se réveille dans le monde de l'au-delà sans aucun souvenir de sa vie. Il rencontre immédiatement Yuri Nakamura, alors qu'elle vise le président du conseil des élèves, Angel, avec un fusil à lunette. Yuri propose à Otonashi de rejoindre le SSS contre Angel, mais Otonashi parle plutôt à Angel, qui l'informe que tout le monde est mort. Otonashi demande des preuves et Angel l'empale. Le lendemain, il est tué une centaine de fois et se réveille finalement dans la salle des SSS, où il rencontre les principaux membres des SSS. Il rejoint la SSS et Yuri informe Otonashi sur la vie après la mort et sur les raisons de combattre Angel. Plus tard dans la nuit, les SSS lancent l'opération "Tornado" pour voler les tickets de repas des "personnages non joueurs" (PNJ). Le girls band Girls Dead Monster (GDM), affilié à la SSS, se produit dans la cafétéria pour distraire les PNJ, tandis que certains membres se battent contre Angel. Après l'opération, la SSS se retire dans la cafétéria et dépense les tickets de repas. Pendant le repas, Otonashi tente de comprendre ce qui s'est passé.

Départ

A court de provisions, Yuri conduit neuf autres membres du SSS à la Guilde située loin sous la surface, où leurs alliés fabriquent les armes. De nombreux pièges gardent le chemin vers la guilde et les SSS les trouvent réactivés lorsque Angel s'approche de la guilde. Le groupe se fraye un chemin à travers les pièges, mais finalement, seuls Yuri et Otonashi survivent. Lors d'une courte pause, Yuri révèle à Otonashi le meurtre de ses trois jeunes frères et sœurs. C'est ce qui pousse Yuri à se battre contre le destin cruel que Dieu lui a réservé. Peu après avoir rencontré les membres de la Guilde, Angel se trouve près de l'entrée principale ; Yuri ordonne d'abandonner la Guilde, et le chef de la Guilde, Chaa, choisit de raser la Guilde. Pendant ce temps, Yuri et Otonashi combattent Angel et gagnent suffisamment de temps pour que les membres de la Guilde puissent installer des explosifs et s'enfuir vers l'ancien emplacement. Yuri dirige la réorganisation de la guilde et Otonashi reconnaît son leadership.

Guilde

Masami Iwasawa présente une nouvelle ballade, "My Song", mais Yuri s'interroge sur son utilité pour les opérations de SSS. Yuri présente un nouveau membre du SSS, Takeyama, spécialisé dans le piratage informatique. La prochaine opération vise à infiltrer la chambre d'Angel et à déchiffrer le mot de passe de son ordinateur. Pendant ce temps, Girl's Dead Monster donne un concert pour attirer Angel. Après avoir rencontré Yui, Otonashi discute avec Iwasawa pendant que le groupe fait une pause. Elle lui révèle l'histoire de sa famille dysfonctionnelle, son désir de faire carrière dans la musique et la cause de sa mort. Plus tard, GDM se produit, tandis que Yuri conduit un petit groupe dans la chambre d'Angel. Plusieurs professeurs maîtrisent le concert, mais Iwasawa se libère et joue sa ballade. Après la chanson, elle disparaît de l'au-delà. Grâce au piratage, les SSS apprennent la source des pouvoirs d'Angel : elle fabrique elle-même ses armes à l'aide d'un logiciel.

Ma chanson

Yui insiste pour prendre la place d'Iwasawa en tant que nouvelle chanteuse, et après que Yui se soit accidentellement tuée lors d'un essai, Yuri laisse la décision à GDM. Yuri ordonne aux SSS de former des équipes et de participer au prochain tournoi de baseball. Hideki Hinata et Otonashi font équipe, mais ils ne parviennent pas à recruter les principaux membres de la SSS. Ils finissent par recruter Yui, Shiina, Noda et trois femmes PNJ pour former une équipe de huit personnes. Lors du premier tour, les équipes SSS battent les équipes NPC, mais elles perdent toutes contre l'équipe d'Angel, composée de l'équipe de baseball de l'école. L'équipe d'Hinata est la dernière équipe SSS en finale contre l'équipe d'Angel. Dans la dernière manche, Hinata fait face à un ballon qu'il a laissé tomber dans sa vie antérieure. Spéculant sa disparition, Otonashi tente de l'arrêter, mais en représailles, Yui saisit Hinata et l'empêche d'attraper le ballon. En conséquence, l'équipe d'Angel gagne, à la grande frustration de Yuri.

Jeu de jour

Pour les examens, Yuri veut saboter les notes d'Angel et réduire le classement de son école. Pendant l'opération, Otonashi se présente à Angel et obtient son vrai nom, Kanade Tachibana. Les membres de la SSS perturbent la classe avec une variété de distractions idiotes, ce qui permet à Takeyama d'échanger les feuilles d'examen de Kanade avec de fausses. En conséquence, Kanade est remplacée par le vice-président Ayato Naoi pour la présidence du conseil. Lors d'un autre épisode de l'"Opération Tornade", Kanade n'est étonnamment plus hostile, ignore l'agitation et achète un ticket repas pour un mapo doufu. L'opération fait s'envoler le ticket de Kanade, qui revient à Otonashi. Tout en mangeant le plat préféré de Kanade, il compatit à son sort. Quelques instants plus tard, Naoi arrive avec quelques PNJ et a l'intention de punir les SSS pour leur constante désobéissance.

Saveur préférée

Les membres de la SSS sont libérés et Yuri ordonne d'autres distractions en classe pour tester l'application de Naoi, bien que ce dernier reste vigilant. Yuri découvre que Naoi a lui-même commis des fautes en frappant des PNJ pour empêcher sa propre disparition. Otonashi demande à Kanade de manger ensemble à la cafétéria, mais Naoi les enferme pour avoir mangé à une heure inappropriée. Kanade dit à Otonashi que tous ceux qui se lient d'amitié avec elle disparaissent. Par talkie-walkie, Yuri informe Otonashi de ses découvertes concernant Naoi. Pendant la conversation, les SSS mènent une bataille perdue d'avance contre Naoi, qui utilise des PNJ contrôlés par l'hypnose comme boucliers. Ayant besoin de Kanade pour se battre, Otonashi la convainc de se libérer de son isolement, mais les membres du SSS ont déjà été massacrés. Alors qu'il tente d'hypnotiser Yuri, Otonashi arrête Naoi, qui lui révèle sa propre vie injuste en tant que remplaçant de son frère jumeau décédé. Alors que Naoi pleure, Otonashi l'embrasse et le reconnaît.

Affaire de famille

Naoi rejoint la SSS et Yuri lui demande d'utiliser l'hypnose pour retrouver les souvenirs d'Otonashi. Sa vie s'est concentrée sur sa jeune sœur Hatsune, hospitalisée de façon chronique, sur sa mort, sur son nouvel objectif de faire des études de médecine et sur sa mort accidentelle prématurée. Après avoir réfléchi à ses souvenirs retrouvés, il regrette le moment de sa mort et reprend son adhésion à la SSS avec une motivation retrouvée. En manque de tickets repas, Yuri commande une expédition de pêche pour attraper le Monster Stream, un gigantesque poisson monstrueux. En chemin, Otonashi invite Kanade, à qui l'on attribue la capture du Monster Stream, qui a produit un surplus de poissons. Tout en servant le surplus aux PNJ, Kanade et Otonashi promettent de rejoindre la SSS. Au lieu de servir de la nourriture, une Yuri blessée s'est battue contre Angel, et immédiatement après qu'elle se soit effondrée, un second Angel apparaît avec des yeux rouges éblouissants.

Vivant

Les SSS se défendent contre l'agressive Kanade aux yeux rouges, mais le combat se termine lorsque les deux Kanade se poignardent mutuellement. Yuri se souvient de l'une des capacités de Kanade, l'harmonique, qui lui permet de se cloner. Elle ordonne donc aux SSS d'aller en cours tout en empêchant l'auto-oblitération, pendant qu'elle accède à l'ordinateur de Kanade ; elle ajoute des capacités supplémentaires pour inverser les harmoniques. Pendant ce temps, la Kanade originale est kidnappée et les SSS apprennent qu'elle se trouve dans la Guilde abandonnée. En chemin, les membres du SSS rencontrent d'autres clones d'Angel, au lieu des pièges de la Guilde ; à la fin, il ne reste plus que Yuri et Otonashi. Au fond, Yuri abat le dernier clone, et Otonashi dit à l'original d'activer les harmoniques. Le nouveau clone informe le risque de fusionner les consciences de tous les clones dans Kanade, et alors que le programme d'absorption s'active, les clones d'Ange retournent douloureusement à l'original.

Danseur dans l'obscurité

En attendant le réveil de Kanade, Otonashi s'endort et rêve de l'accident du métro. Piégé dans le tunnel du métro pendant une semaine, il a dirigé, aidé et inspiré les survivants avec l'aide d'un certain Igarashi. Ce faisant, de nombreuses victimes ont survécu, mais Otonashi est mort quelques instants avant l'arrivée d'une équipe de secours. Lorsque Kanade le réveille, il devient optimiste au sujet de sa vie et de sa mort, mais il reste dans l'au-delà. À partir de ce moment-là, les deux hommes coopèrent pour aider tout le monde à quitter cette vie après la mort, ce qui était le but de Kanade depuis le début. Ils réalisent alors la véritable nature de cette vie après la mort : donner aux âmes une chance de se réconcilier avec leurs regrets passés. Kanade et Naoi sont ensuite réintégrées dans leurs fonctions précédentes : présidente et vice-présidente du conseil des élèves. Le reste de la SSS pense que Kanade est redevenue Angel, alors que cette affirmation est fausse.

Dans ta mémoire

Otonashi et Kanade choisissent Yui comme première personne qu'ils aideront à atteindre leur nouvel objectif. Après un simple vol de guitare, Otonashi découvre la paralysie de Yui et sa liste de souhaits : exécuter un German Suplex, marquer un but au football contre cinq personnes et faire un home run. Avec un peu d'aide, Otonashi l'aide à réaliser deux des trois souhaits. Au bout de quelques jours, Yui abandonne l'idée de faire un home run, mais s'est bien amusée avec chacune des activités. Cependant, elle a un souhait particulier : le mariage. Soudain, Hinata déclare qu'il l'épouserait, quel que soit son handicap. En évoquant les faibles chances de se rencontrer, Hinata décrit leur heureuse relation, et les souhaits de Yui sont ainsi exaucés. Après sa disparition, Hinata se joint à l'objectif d'Otonashi, qui est d'aider les autres à aller de l'avant. Pendant ce temps, Noda et Ouyama sont attaqués par une mystérieuse créature, que Yusa décrit comme une "ombre".

Jours d'adieu

Alors que Hinata et Naoi se disputent le rôle d'assistant principal d'Otonashi, un monstre d'ombre attaque soudainement Naoi, et les deux autres le détruisent. Yusa rapporte l'incident à Yuri, qui organise une réunion avec Kanade pour parler des ombres, à laquelle Otonashi et ses compagnons assistent également. La réunion est interrompue lorsqu'un grand groupe d'ombres entoure Noda, Shiina et TK. Tous les participants à la réunion se jettent dans la bataille, et Yuri remarque une transformation de PNJ en ombre. Après la bataille, Fujimaki signale la perte de Takamatsu par les ombres, mais on le retrouve le lendemain en classe sous la forme d'un PNJ sans âme. Pour faire face à cette situation, Yuri réunit un grand groupe de SSS, et elle appelle Otonashi à partager son idéal sur le fait que tout le monde passe à la postérité. Plusieurs membres s'y opposent, mais Hinata et Naoi partagent sa révélation. Lors d'une réunion plus restreinte, Yuri demande l'aide de Kanade avant de traquer la source des ombres. Pendant que les autres membres de la SSS réfléchissent à leur décision, Yuri apprend que des ordinateurs de l'école ont été volés et trouve un chemin caché entre la salle des ordinateurs et la Guilde.

Changer le monde

Au petit matin, Kanade affronte une grande horde d'ombres. Un grand groupe de membres de SSS et les membres de GDM décident de passer, satisfaits de leur temps passé ensemble, et le groupe principal de membres de SSS se bat contre un nombre croissant d'ombres. Pendant ce temps, Yuri se dirige vers la Guilde et rencontre d'autres ombres. Shiina demande à Otonashi de se séparer, et Hinata et Naoi suivent. Alors qu'elle rêve d'une vie de classe ordinaire, Yuri devient presque un PNJ lorsque le groupe d'Otonashi et Kanade la sauve. Ils combattent d'autres ombres, et Yuri entre dans une pièce cachée, où les ordinateurs volés fonctionnent tous avec le logiciel Angel Player. Yuri y trouve également un garçon inconnu, qu'elle interroge sur divers aspects de l'au-delà. Finalement, Yuri résiste à la tentation de devenir Dieu et détruit tous les ordinateurs. Ensuite, elle rêve de ses frères et sœurs qui lui pardonnent, et à l'infirmerie, Otonashi et les quatre autres veillent sur elle alors qu'elle se réveille.

Frapper à la porte du paradis

Trois jours après l'incident des ombres, il ne reste plus qu'Otonashi, Yuri, Kanade, Hinata et Naoi, les autres étant décédés. Sur l'idée de Kanade, ils organisent une cérémonie de remise des diplômes, avec un hymne, des diplômes et un discours. À la fin de la cérémonie, Naoi prend congé, Yuri fait la paix avec Kanade avant de partir, et Hinata suit peu après. Seuls tous les deux, Otonashi propose de rester dans l'au-delà avec Kanade, dans l'intention d'aider d'autres personnes susceptibles d'entrer dans l'au-delà. En même temps, il lui avoue son amour, mais elle se révèle être la receveuse de son cœur transplanté. Après avoir remercié Otonashi, elle disparaît enfin, le laissant en larmes. Enfin, dans un épilogue, une fille ressemblant à Kanade fredonne "My Song" d'Iwasawa dans le monde des vivants, et un garçon ressemblant à Otonashi passe par là et reconnaît la mélodie. Lorsque la jeune fille s'avance, le garçon lui tape sur l'épaule. La scène devient blanche juste avant qu'il n'entre en contact avec elle. Par ailleurs, dans le court métrage exclusif au BD/DVD "Another Epilogue", Otonashi reste dans l'au-delà et devient le nouveau président du conseil des étudiants, aidant d'autres étudiants à passer le flambeau.

Angel Beats!