Sora passe ses journées avec ses meilleurs amis, Kairi et Riku, sur les plages ensoleillées de l'Île du Destin, persuadé que d'autres mondes existent par-delà l'océan. Une nuit, alors qu'une tempête dévastatrice fait rage, des créatures d'ombre font surface et envahissent l'île. Alors que Sora se trouve démuni face à elle, une épée en forme de clef appraît soudainement dans ses mains, à sa grande stupéfaction : grâce à elle, il parvient à se défaire des envahisseurs. Tandis que Sora sillonne l'île à la recherche de ses amis, une ombre gigantesque de la même engeance que les précédentes surgit des flots, un trou béant en forme de coeur au niveau du torse. Une fois l'ombre vaincue, un vortex lui fait place et commence à engloutir l'île. Riku réapparaît alors, un sourire énigmatique au bord des lèvres et la main tendue vers Sora. Hélas, celui-ci ne peut rejoindre son ami et se fait emporter par le trou noir.

A son réveil, Sora constate que ce qu'il avait toujours désiré, à savoir voyager vers d'autres mondes, s'est réalisé : le voilà transporté dans la Ville de Traverse, cité chaleureuse plongée dans une nuit constante. Alors qu'il arpente les rues de la ville, toujours en quête de ses amis, Donald et Dingo tombent - littéralement - sur lui. Coïcidence, il s'avère que ces deux-là sont également à la recherche de leur ami disparu, le roi Mickey. Tous trois s'entretiennent avec les habitants de la ville, parmi lesquels Aerith, Yuffie ou bien Léon/Squall (personnages tirés de la saga Final Fantasy). Tout ce beau monde comprend que les mondes sont en danger, en proie à l'invasion de ces créatures que l'on nomme Sans-coeurs - ceux-là même qui ont envahi l'île de Sora.

Prenant diverses formes selon les mondes, elles incarnent la partie ténébreuse du coeur des êtres et se multiplient en s'accaparant les coeurs purs. Plus grave encore, le coeur des mondes eux-mêmes semblent atteints par cette prolifération des Sans-coeurs et menacent de sombrer. Il ne sera possible d'empêcher cela qu'en vérouillant la serrure de chaque monde à l'aide de la Keyblade, l'épée en forme de clef que possède désormais Sora.

A l'aide d'un vaisseau Gummi, Sora, Donald et Dingo s'embarquent pour un voyage de longue haleine à travers les mondes afin de retrouver leurs compagnons disparus et, dans le même temps, se débarrasser de la menace des Sans-coeurs. C'est ainsi qu'ils font la rencontre de plusieurs personnages issus des films d'animation Disney : Alice, Hercule, Tarzan, le Génie, Ariel... Ils croisent à deux reprises la route de Riku qui, tout comme Sora, cherche à retrouver Kairi. Cependant, ses méthodes tranchent radicalement avec les siennes, et Sora constate que son ami se laisse peu à peu attirer par les ténèbres.

Dans le même temps, nous apprenons que plusieurs antagonistes rencontrés par nos trois comparses dans les mondes sauvés (Hadès, Jafar, Ursula, Oogie Boogie, le Capitaine Crochet) manoeuvrent dans l'ombre sous l'impulsion de leur chef, la sorcière Maléfique. C'est elle qui a recueilli Riku et qui l'a encouragé à suivre la voie des ténèbres, prétendument la seule capable de sauver son amie Kairi. L'objectif de la sorcière est clair : s'emparer des sept princesses de coeur afin d'accéder au Kingdom Hearts, source de tout savoir.

Finalement, le trio de héros atteint la Forteresse Oubliée, où ils affrontent Maléfique avant que celle-ci ne puisse mettre son plan à exécution. Ils y rencontrent également Riku, qui leur révèle être possédé par Ansem, un chercheur ayant succombé aux ténèbres. Après s'être défait de ce dernier, Sora n'a d'autre choix que de se sacrifier afin de sauver le coeur de Kairi, alors réfugiée dans son propre coeur, et ainsi sceller définitivement la serrure de la Forteresse Oubliée. Dans l'opération, Sora perd son propre coeur et se retrouve transformé, de fait, en Sans-coeur. Mais grâce à l'intervention de Kairi et de son coeur pur, le garçon retrouve forme humaine.

Sora et ses compagnons décident de pourchasser Ansem jusqu'à la Fin du Monde, un espace dévasté fait de débris d'anciens mondes détruits. Le chercheur déclare que le Kingdom Hearts constitue la source de tous les coeurs, dont l'essence même serait constitué de ténèbres, et que par conséquence y accéder libérerait les ténèbres qui y seraient renfermés. Les trois amis ne sont pas de cet avis et se livrent à une ultime confrontation avec Ansem.

Après la victoire de nos héros, Ansem s'approche de la porte du Kingdom Hearts mais à sa grande stupéfaction, une intense lumière, fruit des coeurs de tous les mondes, en émane et anéantit son existence. Avec l'aide de Riku, qui a récupéré son corps, et l'intervention inattendue du roi Mickey, Sora parvient à fermer la porte du Kingdom Hearts avant que les ténèbres ne s'en réchappent. Sora et le roi scellent définitivement la porte grâce à leur Keyblade, condamnant dès lors le second ainsi que Riku à rester enfermés à l'intérieur. Les mondes détruits sont restaurés et la menace des Sans-coeurs éloignée. Alors que Sora rejoint son amie Kairi, tous deux sont de nouveau séparés. Ils se font alors la promesse de se retrouver.