Die Handlung des Films konzentriert sich auf den Einstieg der Demon Slayer in die Infinity Castle und mehrere entscheidende Kämpfe gegen die Oberen Ränge von Muzans Zwölf Teuflichen Monden.

Die Dämonenjäger, einschließlich Tanjiro Kamado und der Hashira, werden von Muzan Kibutsuji in die Unendliche Burg gelockt, eine dimensionsverschobene, labyrinthartige Festung, die sich ständig verschiebt und deren Struktur von der Biwa-spielenden Dämonin Nakime kontrolliert wird. Die Burg entzieht sich konventioneller räumlicher Logik, mit sich drehenden Korridoren, variierender Schwerkraft und unendlichen Ebenen, die als Schutzraum für Muzan und seine Oberen Ränge dient. Die Dämonenjäger werden bei ihrem Eintritt getrennt und müssen sich in dieser feindlichen Umgebung zurechtfinden, während sie gleichzeitig von zahlreichen niederrangigen Dämonen angegriffen werden, die von Muzan als Ablenkung und Schwächungsstrategie eingesetzt werden.

Zenitsu Agatsuma trifft auf Kaigaku, einen ehemaligen Mitschüler und Mentor, der sich Muzan angeschlossen hat und nun den Rang des Oberen Sechs einnimmt. Ihr Kampf ist emotional durch Verrat und eine gemeinsame Vergangenheit geprägt: Kaigaku war mitverantwortlich für den Selbstmord ihres Meisters, da er dessen Erbe verriet. Zenitsu, der zuvor nur die erste Form der Donner-Atmung beherrschte, setzt alles auf eine selbstentwickelte Technik, die Siebte Form: Flammender Donnergott (God of Fire Thunder), mit der er Kaigaku letztlich enthauptet und besiegt.

Shinobu Kocho, die Insekten-Atmung Hashira, konfrontiert Dōma (Oberer Zwei), den Mörder ihrer Schwester Kanae. Da Shinobu physisch zu schwach ist, um Dōmas Nacken zu durchtrennen, verfolgt sie eine ausgeklügelte Giftstrategie: Sie lässt sich absichtlich von Dōma absorbieren, um ihn von innen mit einem hochpotenten Gift zu schwächen, das speziell für hochrangige Dämonen entwickelt wurde. Obwohl Dōma zunächst Resistenzen gegen ihre Gifte zeigt, gelingt es Shinobu, ihn signifikant zu schwächen, opfert sich dabei jedoch selbst.

Tanjiro und Giyu Tomioka (Wasser-Atmung Hashira) stellen sich gemeinsam Akaza (Oberer Drei), einem der stärksten Dämonen Muzans. Während des Kampfes erreicht Tanjiro eine neue Bewusstseinsebene, die Transparente Welt (Transparent World), die es ihm ermöglicht, Akazas Bewegungen vorherzusehen und seine Angriffe zu neutralisieren, indem er seinen Kampfgeist unterdrückt. Akazas unterdrückte menschliche Vergangenheit bricht hervor: Flashbacks zeigen seinen Werdegang von einem menschlichen Kämpfer namens Hakuji, der durch Tragödien und Muzans Einfluss zum Dämon wurde. Nach seiner Enthauptung durch Tanjiro weigert sich Akaza zu regenerieren und zerstört sich selbst, überwältigt von Schuld und inneren Konflikten.

Parallel zu den Einzelkämpfen koordiniert Kiriya Ubuyashiki, der Anführer der Dämonenjäger, von außen die Truppen mithilfe von Krähen, die als Kommunikations- und Aufklärungsmittel dienen. Das ultimative Ziel bleibt die Jagd auf Muzan Kibutsuji selbst, der sich im Kern der Burg versteckt hält und darauf abzielt, die Dämonenjäger durch Erschöpfung und die Oberen Ränge zu besiegen. Muzan plant zudem, Nezukos Fähigkeit, Sonnenlicht zu ertragen, zu absorbieren, um unbesiegbar zu werden. Die Dämonenjäger müssen Muzan finden, bevor er sich vollständig erholt oder Nezukos Blut assimilieren kann.