Angel Beats! ocorre em uma escola de "vida após a morte", em algum lugar entre o Céu e a Terra, onde os alunos aprendem a abandonar todas as tristezas e arrependimentos que vieram a acontecer em suas vidas, antes de reencarnar em uma nova vida, desaparecendo deste mundo. Quando é provocada uma ferida ou qualquer outra causa de morte, os alunos ainda podem sentir dore qualquer outra sensação, de quando eles estavam vivos, inclusive a de morrer, mas depois de um tempo eles acordam sem nenhum ferimento.

A história segue a vida do protagonista, Otonashi, um rapaz que perdeu suas memórias sobre sua vida na Terra (que é comum em casos de morte traumática). Depois de acordar da morte, ele conhece uma garota chamada Yuri, que o convidou para se juntar ao Shinda Sekai Sensen abreviatura "SSS"( 死んだ 世界 戦線 "Frente de Batalha pós vida") ou "Class 3S" como também é chamado. O SSS, cujo nome muda frequentemente. É uma organização fundada com o propósito de lutar contra Deus, pelo cruel destino que os membros do SSS sofreram em vida.