Il giocatore inizia il gioco controllando Roxas, un ragazzo di 15 anni che vive in una città chiamata Twilight Town. È in vacanza estiva con i suoi tre migliori amici, Hayner, Pence e Olette. Con il passare di una settimana, cominciano ad accadere cose strane. Un uomo di nome Axel, un membro dell'Organizzazione XIII che era nella Catena dei Ricordi, si presenta ed è sorpreso e sconvolto dal fatto che Roxas non si ricordi di lui. Litigano, e Roxas scopre che può usare un Keyblade. Roxas incontra anche Naminé e un uomo di nome DiZ che era nella parte di Riku di Chain of Memories. Naminé dice a Roxas che ha cambiato i suoi ricordi in modo che lui possa diventare di nuovo "intero". Axel dice a Roxas che erano amici e che deve riportare Roxas all'Organizzazione o distruggerlo. Loro combattono e Axel scompare. Roxas trova Sora e scompare lui stesso.
Dopo la scomparsa di Roxas, Sora si sveglia e diventa il nuovo personaggio del giocatore. Anche Paperino e Pippo si svegliano, e i tre continuano la loro missione per trovare Riku. Mentre lo cercano, incontrano il resto dei membri dell'Organizzazione XIII e scoprono che sono esseri chiamati Nobodies. Quando un Senza Cuore ruba il cuore di qualcuno, anche questa persona diventa un Senza Cuore, ma se il suo cuore è forte, il suo corpo diventa un Nessuno. I Senza Cuore non hanno emozioni, ma vogliono avere di nuovo un cuore. Xenne, il leader dell'Organizzazione XIII, sta cercando di evocare i Kingdom Hearts, che secondo lui permetterà ai Nobodies di riavere il loro cuore. Per evocare Kingdom Hearts, i Senza Cuore devono essere uccisi con un coltello a serramanico, che libererà i loro cuori e permetterà loro di tornare a Kingdom Hearts. Questo è il motivo per cui l'Organizzazione ha voluto che Sora si unisse a loro.
Si è poi rivelato che Roxas è il Nessuno di Sora, ed era membro dell'Organizzazione XIII. Roxas fu creata quando Sora perse brevemente il suo cuore nel Regno dei Cuori. Naminé si rivela poi essere la Nobody's Nobody di Kairi, che fu creata quando Kairi perse il suo cuore all'inizio del Regno dei Cuori. Xemnas è il Nessuno di un uomo chiamato Xehanort, che non esiste più. Ansem, il principale nemico del primo gioco, era il Senza cuore di Xehanort.
Verso la fine della partita, Sora, Kairi e Riku si riuniscono e distruggono Xenne. Con tutti i membri dell'Organizzazione XIII distrutti e i mondi apparentemente al sicuro, Sora, Riku e Kairi tornano a casa alle Isole del Destino.
