Yukiteru «Yukki» Amano es un joven que tiene por costumbre escribir un diario en su móvil y pasarse el día solo en su habitación soñando despierto. Un día, ante él aparece un dios llamado Deus Ex Machina, capaz de manipular el tiempo y el espacio.

Después de que Yukki acabe con el Tercero con la ayuda de Yuno, la novena poseedora, Minene Uryu, aparece en el Instituto de secundaria Sakurami. La intención de Minene es matar a Yukki con un dispositivo bomba, pero Yuno Gasai interviene para protegerle

El detective Keigo Kurusu, que también es el cuarto poseedor, forma una alianza con Yukiteru Amano. Mientras se lo pasan bien en un parque de atracciones, el corazón de Yukki late involuntariamente ante los gestos infantiles de Yuno.

Cuando Kurusu, Yukki y Yuno descubren que Minene está siendo retenida por la nueva secta religiosa Omekata, ingresan inmediatamente en ella. Allí conocen al líder de la secta, Tsubaki Tsugano, que les explica una historia sorprendente.

Yomotsu Hirasaka ataca a Yukki y a los otros con su capacidad de audición e hipnosis multiplicada por mil. Yuno y Kurusu quieren escapar de la secta lo antes posible, pero Yukki, preocupado por Tsubaki, no se mueve.

La madre de Yukki, Rea Amano, regresa a casa después de una larga ausencia por motivos laborales y descubre la existencia de Yuno. Rea y Yuno se hacen rápidamente amigas y Yukki se siente bastante aliviado, pero entonces…

Reisuke Hojo, un niño que deben cuidar durante tres días, lleva a cabo varias estrategias para acabar con Yuno. Yukki y Yuno confirman que es el poseedor de uno de los diarios del futuro, pero no consiguen encontrarlo por ninguna parte.

Yukki y Yuno deciden cambiarse a un nuevo instituto y terminan en clases separadas. Yukki tiene miedo de no saber hacer amigos y además es acosado por un compañero de clase, Ouji Kosaka, pero justo entonces aparece un amigo.

Hinata decide tomar el móvil de Yukki y al propio Yukki como rehenes para enfrentarse contra Akise. Hinata se aprovecha de la capacidad del diario de Yukki para predecir el futuro, pero Akise consigue contraatacar con inteligencia.

Akise invita a Yukki y a Yuno a una feria matrimonial y mientras participan en banquetes y se prueban trajes de novios se van metiendo poco a poco en el papel. Cuando regresan a casa después de la feria, Akise les está esperando.

Kurusu convoca a Yukki y a Yuno a la comisaría de policía y ambos se sorprenden por el comportamiento errático del detective. Tras ser perseguidos por la policía, escapan hasta un hospital en el que se encuentran con la Novena, Minene.

Yukki, Yuno y Minene se encuentran rodeados por la policía y Minene trata de negociar tomando a la familia de Kurusu como rehén. Cuando las negociaciones fracasan, Yukki es capturado y Yuno está dispuesta a sacrificarse para salvarle.

Yukki decide ir a contemplar las estrellas con Yuno, pero cuando la muchacha le ofrece un refresco ocurre algo… Mientras tanto, Aru, Hinata, Mao y Kosaka viajan a unos baños termales en las montañas para celebrar su recuperación.

Hinata es capturada por la trampa de Yuno, quien mantiene cautivo a Yukki. Mientras tanto, Aru, Mao y Kosaka están atrapados en el sótano. ¡En una situación desesperada, Aru hace frente a Yuno con una verdad impactante!

Ahora que conoce el secreto del diario del Octavo, Aru diseña una estrategia para defenderse de sus poseedores y proteger a Yukki en la residencia Kosaka. Sin embargo, se produce un apagón repentino que permite infiltrarse al enemigo.

Yukki es hospitalizado después de resultar herido por el Séptimo y su padre, Kuro Amano, viene a visitarlo. A Yukki, quien se reúne con su padre por primera vez en medio año, le gustaría que sus padres divorciados volvieran a estar juntos.

Yukki y Yuno luchan abrumados por el poder del amor de Marco y Ai en un lugar especial para estos, la Torre Sakurami, que se está derrumbando. Por su lado, Rea, preocupada por Yukki, corre al lugar y se encuentra nuevamente con Kuro.

Hace un año, cuando Yuno comenzaba a interesarse por Yukki, descubrió accidentalmente una carta de amor escrita por él. Fue ella la que se disfrazó de conejo para impedir que Yukki entregara esa carta de amor a la delegada de clase.

Han pasado cinco días desde que el Primero y la Segunda desaparecieron. Pero justo cuando el Undécimo proclama ante todos que deben desaparecer, Yukki y Yuno aparecen en el último instante y revelan su verdadera identidad.

La Novena se dirige a la universidad para derrotar al Undécimo y convertirse en dios. Minene se aprovecha de los guardias de seguridad para entrar en el domo, pero por alguna razón, el Undécimo se adelanta a todos sus movimientos…

Yukki y Minene, que han unido fuerzas temporalmente para derrotar al Undécimo, escapan a la planta 32 de la torre sur de las quad. Minene, incapaz de contener su ira al ver morir a Nishijima porque su estrategia ha fallado, ataca a Yukki.

Yukki decide convertirse en dios para revivir a los humanos muertos en un mundo que comienza a derrumbarse y forma equipo con Yuno para derrotar al Octavo. Pero, ¿qué acciones emprenderá Akise para explicarle la verdad a Yukki?

Tras derrotar al Octavo, Yukki y Yuno se convierten en los únicos poseedores de diario y el móvil de Yuno predice que el mundo terminará el 28 de julio. Yukki duda de Yuno, pero decide corresponder sus sentimientos el tiempo que les queda.

Yukki y Yuno se enfrentan en la catedral de la ley de causa y efecto porque el mundo se seguirá derrumbando hasta que haya un único ganador. Yuno tira a Yukki por el acantilado con la intención de convertirse en dios y reiniciar el mundo.

Mediante el poder de Yuno, que se ha convertido en dios, el juego de supervivencia se ha repetido en numerosas ocasiones. Tras saber la verdad, Yukki se dirige al instituto donde todo comenzó para salvar a Yuno y al mundo.

Por obra y gracia de la diosa Yuno, Yukki queda atrapado en un espacio ilusorio en el que se reúne con sus padres. Pero mientras sus padres cuidan de él, Yukki recuerda el nombre de la persona que amaba de verdad y lo grita en voz alta.