Die Handlung spielt im Japan der Gegenwart. Das Team der Teikō Middle School beherrschte seit Jahren den Schulbasketball. Besonders das letzte Basketballteam Teikōs war mit außergewöhnlichen Spielern besetzt, die alle anderen derart überragten, dass man sie die Generation der Wunder (Kiseki no Sedai) genannt hat. Es handelt sich um Ryota Kise (der jeden Spielzug direkt kopieren kann), Shintaro Midorima (ein 3-Punkte-Experte, dessen Reichweite das gesamte Spielfeld ist), Daiki Aomine (ein begnadeter Techniker mit großer Athletik), Atsushi Murasakibara (ein hünenhafter Center und Defensivexperte mit sehr schnellen Reflexen) und den Teamcaptain Seijuro Akashi (der fast jeden Spielzug vorhersehen und den Gegner mit seinem Spiel aus dem Konzept bringen kann). Alle fünf spielen nun auf unterschiedlichen High Schools.
Es gab jedoch noch einen sechsten Spieler, der von der Generation der Wunder respektiert wurde und in Spielen immer wieder zum Einsatz kam. Es handelt sich dabei um Tetsuya Kuroko, der athletisch und technisch nicht mit den anderen fünf Spielern mithalten konnte, sich aber als genialer Passgeber erwies und sich sehr spezialisiert hat. Durch seine unscheinbare Präsenz (nicht nur) auf dem Spielfeld und durch sehr schnelle, kurze Passspiele konnte er fast wie ein Phantom agieren und ermöglichte so ungewöhnliche Spielzüge; zudem hatte er sich auf Steals spezialisiert. Der Nachteil seiner Technik war allerdings, dass sich dieser Effekt mit anhaltender Spieldauer abnutzte und sich die Gegenspieler schließlich auf ihn einspielen konnten.
Im Gegensatz zu den anderen fünf Spielern der Generation der Wunder entschloss sich Kuroko bewusst dazu, keine High School mit einem bedeutenden Basketballteam zu besuchen, was ihm besonders Midorima übelnahm. Kuroko hat jedoch im letzten Jahr auf der Teikō Middle School erleben müssen, wie das Team Stück für Stück auseinanderbrach, als die Talente der anderen fünf immer stärker aufblühten. Sie hatten letztlich keine ebenbürtigen Gegner mehr, so dass der gegenseitige Konkurrenzkampf die einzige Motivation für die Spieler wurde, die sich auch charakterlich immer mehr veränderten und gleichzeitig die Liebe zum Spiel verloren. Teamplay wurde immer mehr als Hindernis betrachtet und jeder wollte den anderen übertrumpfen, weshalb sie sich auch unterschiedlichen High Schools anschlossen.
Kuroko hingegen glaubt, dass dies der falsche Weg ist Basketball zu spielen, weshalb er auf die Seirin High School ging, deren ganz auf Teamplay ausgerichtetes Basketballteam er bei einem Spiel beobachtet hat. Dort begegnet er dem gleichaltrigen Taiga Kagami, der zuvor mehrere Jahre in den USA gelebt hat. Kagami ist wie Kuroko ein leidenschaftlicher Basketballspieler, darüber hinaus überaus athletisch und technisch durchaus begabt. Kagami möchte der beste Basketballspieler Japans werden und auch die Generation der Wunder schlagen. Kuroko ist beeindruckt und entschließt sich, Kagami dabei zu unterstützen. Es stellt sich heraus, dass je stärker der Mitspieler von Kuroko ist, dieser umso effektiver agiert und die Leistungen des Mitspielers steigert. Kuroko versteht sich selbst denn auch als Schatten, der das Licht des jeweiligen Mitspielers stärker erstrahlen lässt.
Das junge Basketballteam der Seirin spielt in der Folgezeit während des Winter Cups gegen alle fünf Teams, die Mitglieder der Generation der Wunder in ihren Reihen haben und kann diese schließlich mit dem Teamplay und der individuellen Klasse der eigenen Mitspieler schlagen, wobei Kagami jedes Mal eine entscheidende Rolle als Team-Ass spielt. Dabei verändert Kuroko mit der Zeit auch die Einstellung seiner fünf alten Teamkollegen, die nach und nach akzeptieren, dass sie alleine nicht auf Dauer erfolgreich agieren können, ihre eigenen Teammitglieder respektieren und in ihr Spiel einbinden müssen. Auch charakterlich verändert sich die Generation der Wunder, nachdem die anderen fünf Spieler ihre Liebe zum Spiel wiedergewinnen und sich untereinander wieder so akzeptieren, wie zu Beginn ihrer Zeit auf der Teikō Middle School.