Jucătorul începe jocul controlându-l pe Roxas, un băiat de 15 ani care locuiește într-un oraș numit Twilight Town. El se află în vacanța de vară împreună cu cei trei prieteni cei mai buni ai săi, Hayner, Pence și Olette. Pe măsură ce trece o săptămână, încep să se întâmple lucruri ciudate. Un bărbat pe nume Axel, un membru al Organizației XIII care a fost în Chain of Memories, apare și este surprins și supărat că Roxas nu-și amintește de el. Ei se luptă, iar Roxas descoperă că poate folosi o Keyblade. Roxas se întâlnește, de asemenea, cu Naminé și cu un bărbat pe nume DiZ, care a fost în partea lui Riku din Chain of Memories. Naminé îi spune lui Roxas că i-a schimbat amintirile pentru ca el să poată deveni din nou "întreg". Axel îi spune lui Roxas că au fost prieteni și că trebuie fie să-l ducă pe Roxas înapoi la Organizație, fie să-l distrugă. Ei se luptă, iar Axel dispare. Roxas îl găsește apoi pe Sora și dispare el însuși.
După ce Roxas dispare, Sora se trezește și devine noul personaj al jucătorului. Donald și Goofy se trezesc, de asemenea, și cei trei își continuă misiunea de a-l găsi pe Riku. În timp ce îl caută, se întâlnesc cu restul membrilor Organizației XIII și află că aceștia sunt ființe numite Nobodies. Atunci când un Heartless fură inima cuiva, acea persoană devine și ea un Heartless, dar dacă inima este puternică, corpul ei devine un Nobody. Nobodies nu au emoții, dar își doresc să aibă din nou inimi. Xemnas, liderul Organizației XIII, încearcă să invoce Kingdom Hearts, despre care pretinde că le va permite Nobodies să își recupereze inimile. Pentru a invoca Kingdom Hearts, Heartless trebuie să fie uciși cu o Keyblade, care va elibera inimile pe care le dețin și le va permite să se întoarcă în Kingdom Hearts. Acesta este motivul pentru care Organizația a vrut ca Sora să li se alăture.
Mai târziu se dezvăluie că Roxas este Nobody al lui Sora și că a fost membru al Organizației XIII. Roxas a fost creat atunci când Sora și-a pierdut pentru scurt timp inima în Kingdom Hearts. Naminé este apoi dezvăluit a fi Nobody-ul lui Kairi, care a fost creat atunci când Kairi și-a pierdut inima la începutul lui Kingdom Hearts. Xemnas este Nobody-ul unui bărbat numit Xehanort, care nu mai există. Ansem, inamicul principal din primul joc, a fost Heartless-ul lui Xehanort.
Aproape de sfârșitul jocului, Sora, Kairi și Riku se reunesc și îl distrug pe Xemnas. Cu toți membrii Organizației XIII distruși și cu lumile aparent în siguranță, Sora, Riku și Kairi se întorc acasă la Destiny Islands.
