Deadman Wonderland se ambienta en un futuro donde un gran terremoto devastó parte de Japón, hundiéndola tres cuartas partes de Tokio en el Océano Pacífico. La historia sigue principalmente a Ganta Igarashi, un estudiante superviviente del terremoto diez años después.
Su vida es bastante tranquila hasta cuando una persona extraña cubierta de sangre y con una armadaura carmesí flota hacia su clase. Esta misteriosa persona acaba con toda la clase menos con él, incrustándole un fragmento de cristal rojo. A los pocos días, Ganta es condenado a muerte en Deadman Wonderlan, una prisión que también funciona como parque temático y donde descubre que posee la capacidad de moldar su sangre a su antojo.