In der nahen Zukunft des Jahres 205X ist Tokio zu einem Todeskreislauf geworden. Die Shuto-Autobahn ist ein Friedhof, auf dem Waffen erlaubt sind und die einzige Regel das Überleben ist. Der ehemalige geniale Rennfahrer Hayate Soma, einst als vielversprechendes Wunderkind gefeiert, wird von einer finsteren Gruppe entführt und gezwungen, am Tokyo Death Race teilzunehmen, einem brutalen Wettbewerb, der sich über das gesamte Stadtgebiet Tokios erstreckt. Seine Motivation ist einfach: Er muss seine Schulden begleichen, und der einzige Weg dazu ist der Sieg. Um zu überleben, muss Soma sein Leben auf seine Fahrkünste setzen und schneller als jeder andere durch die Stadt rasen.

Soma ist ein begnadeter Fahrer, dessen früheres Versprechen als Spitzenrennfahrer ihn zu einem wertvollen, wenn auch unwilligen Teilnehmer macht. Er steuert ein Fahrzeug namens Sleipnir, das zum Ziel anderer Rennfahrer und Organisationen wird. Im Verlauf des Rennens sieht er sich einer Reihe eskalierender Bedrohungen gegenüber. Die Organisation namens New China schickt Attentäter, die versuchen, Sleipnir zu kapern, was Soma und seine Verbündeten dazu zwingt, einem massiven Sattelschlepper in einer rasanten Verfolgungsjagd auszuweichen. Währenddessen bricht in Shibuya ein Großbrand aus, inszeniert von einem sadistischen und gnadenlosen Rennfahrer namens Bitchy Bitchy, der im Chaos und Mord schwelgt. Dies sind nicht bloß Hindernisse; es sind gezielte Sabotageakte und Angriffe von Konkurrenten, die das Rennen als Freibrief zum Töten betrachten.

Das Tokyo Death Race ist in Etappen unterteilt. Die erste Etappe führt in die grausamen Mechanismen des Wettbewerbs ein und etabliert Soma als widerstrebenden, aber entschlossenen Teilnehmer. Die zweite Etappe erhöht den Einsatz, da das Feld der Rennfahrer kleiner wird und die Bedrohungen persönlicher und organisierter werden. Die letzte Etappe bringt die verbliebenen Teilnehmer zu einem Höhepunkt der Konfrontation, bei dem das wahre Ausmaß der Verschwörung hinter dem Rennen nach und nach enthüllt wird. Eine verborgene, mächtige Kraft hat das Ereignis von Anfang an manipuliert, und Soma muss herausfinden, wer die Fäden zieht und warum, bevor er sein Überleben sichern kann. Das Rennen endet mit der Eliminierung vieler Verlierer, und nur die verzweifeltsten und geschicktesten Fahrer kämpfen um die Ziellinie. Somas Schicksal entscheidet sich im finalen, hochoktanigen Rausch durch die zerstörten Straßen Tokios.