"Kamiari Algorithm" erzählt die Geschichte von Kanna Kamihate, einem jungen Mädchen, das in einer abgelegenen Bergregion Japans aufwächst. Nach dem plötzlichen Verschwinden ihrer Mutter, einer renommierten Mathematikerin, wird Kanna von ihrem Vater aufgezogen, der jedoch wenig Verständnis für ihre Leidenschaft für Mathematik zeigt. Kanna entwickelt eine tiefe Faszination für Algorithmen und Zahlen, die sie als Schlüssel zur Lösung von Rätseln und zur Entdeckung verborgener Wahrheiten betrachtet. Ihr Leben ändert sich schlagartig, als sie eines Tages eine mysteriöse Nachricht erhält, die sie in eine Welt voller mathematischer Geheimnisse und übernatürlicher Phänomene führt.

Die Handlung entfaltet sich, als Kanna auf eine Gruppe von Individuen trifft, die sich selbst als "Algorithmenjäger" bezeichnen. Diese Gruppe ist auf der Suche nach einem legendären Algorithmus, der angeblich die Macht besitzt, die Grenzen zwischen Realität und Virtualität zu verwischen. Kanna schließt sich ihnen an, um mehr über die Verbindung zwischen diesem Algorithmus und dem Verschwinden ihrer Mutter zu erfahren. Auf ihrer Reise durchquert sie verschiedene virtuelle und reale Welten, löst komplexe mathematische Rätsel und begegnet sowohl menschlichen als auch nicht-menschlichen Wesen, die ihre Fähigkeiten und ihren Verstand auf die Probe stellen.

Die Charaktere sind vielfältig und tragen zur Entwicklung der Handlung bei. Neben Kanna, die als Protagonistin durch ihre Neugier und Entschlossenheit überzeugt, gibt es den rätselhaften Anführer der Algorithmenjäger, der über umfangreiches Wissen über die virtuelle Welt verfügt, sowie einen technikbegeisterten Begleiter, der Kanna bei ihren Abenteuern unterstützt. Antagonistische Kräfte, darunter eine mächtige Organisation, die den Algorithmus für ihre eigenen Zwecke nutzen möchte, stellen immer wieder Hindernisse in den Weg der Gruppe.

Die Serie verbindet Elemente aus Science-Fiction, Mystery und Fantasy, wobei mathematische Konzepte und Algorithmen eine zentrale Rolle spielen. Die Handlung ist geprägt von einer Mischung aus Spannung, emotionalen Momenten und intellektuellen Herausforderungen, die die Zuschauer in eine komplexe und faszinierende Welt eintauchen lassen.