"Karneval" spielt in einer Welt, in der die Organisation "Circus" gegen kriminelle Gruppierungen wie "Kafka" kämpft, die gefährliche Experimente durchführen und die Gesellschaft bedrohen. Die Handlung beginnt mit Nai, einem jungen Mann, der auf der Suche nach seinem verschwundenen Freund Karoku ist. Nai trägt ein Armband, das Karoku gehörte, und wird von Gareki, einem Dieb, gerettet, als er von Kafka angegriffen wird. Die beiden schließen sich zusammen und treffen auf Yogi, einen Agenten von Circus, der sie in die Organisation bringt.

Circus ist eine staatliche Einheit, die aus speziell ausgebildeten Individuen besteht, die über einzigartige Fähigkeiten verfügen, sogenannte "Varuga". Nai und Gareki werden in die Aktivitäten von Circus eingebunden, während sie weiterhin nach Karoku suchen. Dabei enthüllt sich nach und nach, dass Nai selbst ein Varuga ist und eine enge Verbindung zu Kafka hat. Gareki, der zunächst nur aus Eigennutz handelt, entwickelt eine tiefe Loyalität gegenüber Nai und wird zu einem wichtigen Mitglied von Circus.

Die Serie erkundet die Beziehungen zwischen den Charakteren, insbesondere die wachsende Freundschaft zwischen Nai und Gareki, sowie die komplexen Hintergründe der Organisationen Circus und Kafka. Yogi, ein weiterer Hauptcharakter, fungiert als Mentor und Beschützer für die beiden, während Tsukumo, ein weiteres Mitglied von Circus, ihre Fähigkeiten und Entschlossenheit unter Beweis stellt. Die Handlung wird durch zahlreiche Kämpfe und Enthüllungen vorangetrieben, die die Vergangenheit der Charaktere und die wahren Absichten von Kafka aufdecken.

Die Welt von "Karneval" ist geprägt von einer Mischung aus futuristischen und fantastischen Elementen, wobei die Charaktere oft in Konflikte verwickelt sind, die ihre moralischen Grenzen und ihre Loyalität testen. Die Serie kombiniert Action, Mystery und emotionale Momente, während sie die Entwicklung der Protagonisten und ihre Suche nach Wahrheit und Gerechtigkeit in den Vordergrund stellt.