Yukiteru Amano (野雪輝) er en 14-årig, genert og dagdrømmende enspænder, der observerer livet og noterer begivenhederne på sin mobiltelefon. Hans eneste venner er Deus Ex Machina (デウス・エクス・マキナ), guden for rum og tid, og hans assistent Muru Muru Muru (ムルムル). Deus forvandler Yukiterus telefon til en fremtidsdagbog, der er i stand til at forudsige fremtiden op til halvfems dage. Yukiteru opdager, at han og elleve andre er en del af et overlevelsesspil, der er orkestreret af Deus. Målet med spillet er at eliminere de andre indehavere af dagbøgerne, så vinderen kan efterfølge Deus som gud og forhindre apokalypsen. Yukiteru finder sig selv beskyttet af Yuno Gasai (我妻由乃), en charmerende, men psykopatisk klassekammerat, der besat forfølger ham, efter at de havde lovet at tage på stjernekiggeri sammen et år tidligere.
To vigtige aktører, de møder, er terroristen Minene Uryu, der ønsker at ødelægge al religion, efter at hendes forældre døde i en krig, der var baseret på tro, og Keigo Kurusu, en politibetjent, der ønsker at afslutte spillet. Senere forråder Kurusu Yukiteru og Yuno, da han opdager, at hans sengeliggende søn lider af en dødelig sygdom. Han myrder dagbogsindehaveren Karyuudo Tsukishima og lægger en fælde for Yukiteru og Yuno. Minene henvender sig til detektiven Masumi Nishijima, som afslører Kurususus forbrydelse. I sin skam eliminerer Kurusu sig selv fra spillet.
John Bacchus, byens borgmester og designer af Future Diaries, forsøger at manipulere Yukiterus gældsplagede far Kurou til at stjæle sin søns dagbog. Kurou fejler og myrder utilsigtet sin ekskone Rea, hvorefter han bliver myrdet af Bacchus’ mænd. Yukiteru sværger at vinde spillet og genoplive sine forældre. Han og Yuno går efter de resterende indehavere af dagbøgerne, Minene, Bacchus og Kamado Ueshita, som leder et børnehjem. I mellemtiden undersøger Yukiterus kloge veninde Aru Akise og Nishijima fundet af tre lig i Yunos hus, hvoraf to er hendes forældre, og det tredje identificeres som værende Yuno Gasai, hvilket sætter spørgsmålstegn ved hendes identitet.
Kamados dagbog, som kan give andre erstatningsdagbøger, er forbundet til en supercomputer, der giver alle i byen fremtidige dagbøger som en del af Bacchus’ plan om at hjælpe menneskeheden med at udvikle sig. Yukiteru og Yuno, Minene, Nishijima og Yukiterus venner stormer Bacchus’ hovedkvarter. Han lukker sig selv inde i en bankboks, der ejes af Yunos forældre, og hendes fingeraftryk er den eneste måde at få adgang til den på. Minene ofrer sig selv for at ødelægge boksen, men det mislykkes, og Aru er vidne til, at Yuno får adgang til boksen og dræber Bacchus. Aru vil have svar og konfronterer Deus, som afslører, at drengen er et kunstigt menneske, der er designet til at observere spillet og holde det i balance, men bekræfter, at der er en sammensværgelse omkring Yuno.
Yukiteru myrder sine venner og derefter Kamado. Aru kæmper mod Yuno og ødelægger hendes dagbog, men opdager, at hun har en ekstra dagbog. Da Aru indser sandheden, viser Aru en tekst til Yukiteru, inden Yuno halshugger ham. Da dagene til dommedag nærmer sig, fuldbyrder Yukiteru og Yuno deres forhold. Yukiteru afslører dog Aru’s forslag om, at Yuno stammer fra en anden tidslinje, og hun vender sig straks mod ham. Muru Muru, den sande hjerne bag spillets forløb, bekræfter Aru’s teori. Yukiteru døde, og Yuno vandt spillet i en anden tidslinje, men opdagede, at ikke engang en guds kraft kunne bringe de døde tilbage. I sin sorg rejste Yuno tilbage i tiden og skabte en alternativ tidslinje, myrdede og erstattede sit andet jeg.
Yuno og Muru Muru rejser tilbage i tiden igen og skaber en tredje verden, forfulgt af Yukiteru og Minene, der holdes i live af Deus som en joker og er gennemsyret med en del af hans kraft. Begge parter kæmper for at beskytte eller dræbe Yuno og hendes forældre i den tredje verden. Yuno, der ikke kan dræbe Yukiteru, fanger ham i en drømmeverden, hvor hun ikke eksisterer, og angriber derefter sit alternative jeg. Yukiteru husker Yuno, undslipper fra sit fængsel med hjælp fra den anden verdens Muru Muru og stopper Yuno. Selvom Yukiteru beder Yuno om at dræbe ham, så hun kan leve, eliminerer hun i stedet sig selv og dør i hans arme. Yukiteru bliver gud og bliver slæbt til den anden verden af Muru Muru.
Tusind år senere har en sørgmodig Yukiteru intet gjort med sine guddommelige kræfter. Det lykkedes ham at afskære alle påvirkninger, som den første og anden verden havde med den tredje, og han forhindrer den tredje verdens deus i at dø. Yukiteru stirrer på sin dagbog og sørger over, at han aldrig mere vil se den første verdens Yuno, den eneste han nogensinde vil elske, nogensinde igen. De mellemdimensionale vægge bliver imidlertid brudt ned af Yuno fra den tredje verden, som er i besiddelse af den første verdens erindringer takket være en forsonende Muru Muru. Yukiteru og Yuno genforenes som guder fra den anden verden og evigt elskende.