森に囲まれた丘陵地にある天上学園[注 4][注 5]は生徒総数2000名を越える全寮制の学校。一見するとごく普通の生徒らが生活を送っている学園だが、そこは死後の世界だった。
現世で理不尽な人生を体験し、青春時代をまともに送れずに死んだ者はこの世界に送られ、あらかじめ用意されたエキストラ(NonPlayerCharacter)の生徒達と共に学園で楽しい青春時代を過ごす内に未練を無くし、「消滅」(成仏)し、転生する[注 6]。
しかし、転生することを拒む人々がいた。少女・ゆりをリーダーとする「死んだ世界戦線(以降、戦線)」は、理不尽な人生を強いた神への復讐を目的とし、元々が死後の世界であり「死ぬ」ことのないこの世界で[注 7]、学校の秩序を守る「天使」と日夜戦いを繰り広げていた。
生前の記憶を失った少年・音無は、戦線のメンバーと行動を共にするが、次第にこの世界の真実を知ることになる。
Otonashi awakens only to learn he is dead. A rifle-toting girl named Yuri explains that they are in the afterlife, and Otonashi realizes the only thing he can remember about himself is his name. Yuri tells him that she leads the Shinda Sekai Sensen (Afterlife Battlefront) and wages war against a girl named Tenshi. Unable to believe Yuri's claims that Tenshi is evil, Otonashi attempts to speak with her, but the encounter doesn't go as he intended.
Otonashi decides to join the SSS and battle Tenshi, but he finds himself oddly drawn to her. While trying to regain his memories and understand Tenshi, he gradually unravels the mysteries of the afterlife.