Der Oberschüler Miharu Seno aus der zweiten Klasse hat sich immer auf dem einfachen Weg durchs Leben geschlängelt. Er ist akademisch begabt, gutaussehend und schlägt seinen Freund Kenya Fujishiro stets bei Videospielen. Eines Tages in der Spielhalle stiehlt ihm ein teddybärartiges Wesen die Geldbörse. Als er ihm in einen verlassenen Abstellraum folgt, trifft Miharu auf einen extravagant gekleideten Mann, der aus einem Spielautomatenbildschirm klettert. Der Mann nennt sich Romeo und behauptet, aus der Zukunft zu kommen. Er erklärt, dass Miharu auserwählt wurde, um mit ihm im D-Game anzutreten, einem tödlichen Wettkampf mit vagen Einsätzen und einer schweren Strafe für Verlierer: dem Tod. Der Teddybär Edward fungiert als ihr Schiedsrichter, ebenfalls aus der Zukunft. Miharu, der nicht kampflos aufgeben will, stimmt der Teilnahme zu.

Das D-Game besteht aus einer Reihe von Herausforderungen, die Miharu und Romeo gegen andere Spieler-Schiedsrichter-Paare antreten lassen. Die helle, verspielte Erscheinung der Schiedsrichter und die spielhallenartige Natur der Spiele stehen in scharfem Kontrast zu den tödlichen Konsequenzen einer Niederlage. Während Miharu und Romeo voranschreiten, stellen sie sich einer Vielzahl einmaliger Spiele, die ihren Verstand, ihre Zusammenarbeit und ihre Entschlossenheit auf die Probe stellen. Auf ihrem Weg treffen sie auf andere Teilnehmer, darunter den geheimnisvollen Shirou Asuma, der zu einer unterstützenden Figur wird. Die Erzählung baut auf ein finales, groß angelegtes Spiel hin, bei dem alle verbliebenen Spieler zusammengebracht werden. Im Höhepunkt werden der wahre Zweck des D-Game und die Natur der Zukunft, aus der Romeo und Edward kamen, in einer überstürzten und mehrdeutigen Auflösung enthüllt. Nur Miharu und Romeo erhalten definitive Handlungsbögen und einen Abschluss, während die übrigen Figuren weitgehend unerforscht bleiben.