少年夏驰天性纯良、聪明缜密，是学校推理社的成员。在一次推理社活动之后，接触过“季陆案件”的夏驰女友——晴知神秘失踪，为了寻找晴知，夏驰和好友孟秦无意中发现了一个名为“端脑”的虚拟游戏组织，并一起进入了端脑游戏的世界。在一局一局的推理游戏中，夏驰和孟秦经历了各种人性和智慧的考验，也目睹了这个游戏背后“端脑”组织拥有的巨大权力和财富，更不断怀疑和挑战着这个游戏的最终目的。经过各种九死一生、危险重重的考验，夏驰最终抵制住来自“端脑”世界的种种诱惑，救出了晴知，揭开了端脑游戏的真正目的，并发现了与地球处在平行宇宙中的另一个星球的存在。而端脑，则是这个星球为了平衡两个宇宙而打算消灭地球文明的一个危险计划。

动画「端脑」改编自国内漫画家壁水羽的同名漫画，故事从一个看似普通实则充满不可思议的未解杀人案开始，盘根错节，步步惊心，主人公们身陷其泥淖深渊无法逃脱，只有反守为攻寻找真相。就在主人公们锲而不舍的追查中，他们逐步揭开了掩藏在整个宇宙中的巨大秘密……而“端脑”正是被用来描述由两个平行宇宙空间所构成的庞大系统。