Tohno Shiki, lycéen de 17 ans, aurait eu un grave accident huit ans plus tôt, et depuis la sortie de son coma, Shiki peut voir des lignes sur l'environnement, les choses et les gens. Tracer ces lignes avec un couteau lui permet de trancher n'importe quoi avec une grande facilité : il s'agit des lignes représentant la "mort" de ce qu'il regarde. Ayant reçu, de la part d'une magicienne étrange, une paire de lunettes pour bloquer ces visions d'un monde si fragile, Shiki vit depuis en tentant d'ignorer cette capacité. Jusqu'au jour où une pulsion incontrôlable le pousse à suivre une jeune femme blonde jusqu'à son appartement et à la découper en morceaux en un instant. Il n'est même pas encore au bout de ses surprises, puisque le lendemain, cette même femme le retrouve pour lui faire assumer la responsabilité de l'avoir tuée, et l'emmène dans une chasse aux vampires... Pendant ce temps, des meurtres mystérieux se produisent en ville, et les victimes sont retrouvées vidées de leur sang.

Personnage principal de l'histoire, Tohno Shiki supporte très mal de voir les cicatrices du monde qui l'entoure ; les lunettes spéciales qui lui ont été offertes par une magicienne lui permettent d'oublier la fragilité terrifiante de ce monde, comme celle des gens.
Shiki est régulièrement victime de crises d'anémie, mais à part cela, il est en bonne forme physique. Toujours serviable, mais peu sociable, voire froid, il n'y a qu'une personne que Shiki considère comme son ami, Inui Arihiko, un mauvais garçon au grand cœur, camarade de classe.
En proie à une pulsion incontrôlable, il suit Arcueid dans la rue jusqu'à son appartement et l'attaque avec son couteau par surprise, la découpant en dix-sept morceaux en moins d'une seconde. Il lui faudra un certain temps pour accepter que ce ne soit pas un rêve, et il paniquera complètement lorsque la même Arcueid le retrouvera le lendemain pour lui faire payer la responsabilité de l'avoir tuée. En plus de survivre, il lui faudra comprendre d'où lui vient cet instinct meurtrier.

Nous faisons la connaissance d'Arcueid Brunestud lorsque Shiki l'assassine en la découpant en dix-sept morceaux en une seconde. Le lendemain, elle revient avec la ferme intention de faire prendre à Shiki la responsabilité de son acte. Arcueid est un vampire, elle est même la princesse des vampires originels ; pourtant elle n'aime pas boire de sang et ne l'a jamais fait. À la poursuite d'un autre vampire, être assassinée par Shiki l'a sévèrement affaiblie : dans l'incapacité de se régénérer suite à ses coups, il lui a fallu reconstruire un nouveau corps. Intriguée, elle se demande comment un humain a pu s'y prendre : est-il un Exécuteur de l'Église, dispose-t-il d'une arme conceptuelle particulière ? Se sachant elle-même poursuivie, il pourrait être intéressant de forcer son assassin à l'aider à trouver celui qu'elle cherche, ou, à défaut, à lui servir de bouclier.
D'un tempérament assez simpliste, Arcueid n'est pas conçue pour faire des choses inutiles. Elle a dormi pendant la plupart des huit cents années qu'elle a vécues, et n'a qu'une connaissance superficielle du monde, recevant les informations nécessaires mais n'ayant aucune expérience réelle. Elle se sert d'un rouleau de scotch pour bander une plaie qu'elle n'a jamais pu refermer suite à l'attaque de Shiki. Peu souciante et franche, de nature optimiste, elle n'a aucun doute que Shiki, son assassin, deviendra son allié, même si elle doit le menacer au début. Sitôt qu'il accepte, même apparemment avec réticence, elle n'a plus la moindre méfiance envers lui. En revanche, elle se révèle parfois un peu jalouse, et peut paraître aussi dangereuse qu'elle l'est quand elle s'embarrasse peu des standards sociaux.

Nrvnqsr Chaos (lisez Nero Chaos) est un puissant vampire, vieux d'un millier d'années, aux allures de Terminator impitoyable, poursuivant implacablement Arcueid sans lui laisser le temps de se reposer des blessures infligées par Shiki. Nero est habituellement suivi de bêtes en tout genre. Envoyé par les autres apôtres pour abattre celle qui les pourchasse, il ne se réjouit pas particulièrement de cette chasse mais cherche juste à accomplir sa tâche.

Mihail (Michael) Roa Valdamjong est un apôtre de la mort, celui qu'Arcueid poursuit depuis huit cents ans. Ayant la capacité de se réincarner, il est pour ainsi dire immortel, et Arcueid l'a déjà tué dix-sept fois. Il s'est récemment installé à Misaki, dans le corps responsable des meurtres en série inexpliqués. C'est pendant qu'Arcueid suivait sa trace que Shiki l'a assassinée.

Ciel se présente d'abord comme une élève de troisième année et sympathise avec Shiki. Mais elle s'avère rapidement être l'une des sept membres de l'agence des Fossoyeurs, des Exécuteurs de l'Église. À la poursuite de Roa, elle a hypnotisé la plupart des gens de son école pour qu'ils ne doutent pas d'elle. Elle semble d'abord enquêter sur Shiki, et se révèle liée à Arcueid.
En plus d'une puissante haine envers les hérétiques, en tant que membre des Exécuteurs, Ciel ressent une profonde haine envers Arcueid d'un point de vue personnel : elle la juge responsable de ses malheurs et de l'existence de Roa.

Tohno Akiha est la sœur de Shiki et dirige la famille Tohno depuis la mort de leur père, Makihisa, et c'est elle qui demande à Shiki de revenir lorsque Makihisa meurt. Revendiquant la dignité d'une chef de famille noble, Akiha se comporte toujours avec un certain standing, prend parfois un air hautain, et n'apprécie pas les technologies modernes. Ayant beaucoup d'affection pour Shiki, elle redoute le moment où la mémoire lui reviendra : son seul frère, c'est lui.

Hisui et Kohaku sont les servantes de la famille Tohno. Leur nom de famille est inconnu, mais d'après d'autres indices liés à l'univers de l'auteur, elles sont soupçonnées d'appartenir à une branche de la famille Fujou.
Depuis la mort de Makihisa, Akiha a renvoyé la plupart des serviteurs à l'exception de Hisui et Kohaku, qui sont au service personnel d'Akiha et de Shiki, en plus de s'occuper des repas et de la propreté du manoir. Hisui est calme, réservée, a la phobie du contact avec les hommes, et fait très bien le ménage mais tout ce qu'elle cuisine devient un poison. Elle est au service personnel de Shiki. Kohaku est toujours souriante, et cuisine très bien mais ne peut rien nettoyer sans casser quelque chose. Elle est au service personnel d'Akiha.