在未来，世界统一成了名为大一统国的国家。在这个国家里，每个人都居住在玻璃房子中，除了进行性行为时能拉下窗帘外，其他时候都不允许拉窗帘；所有人用号码命名，由一位叫大恩主的人统治；人们每日的行动被严格安排，生活按照数学幸福规划。男主角 D - 503 是大一统国飞船“一体号”的工程设计师之一，大一统国打算飞向宇宙，把本国的数学幸福传播到宇宙各处。正因为这个计划，许多企图推翻大一统国的号民想利用这次飞船行动。一名企图推翻大一统国的女号民 I - 330 找到了 D - 503，D - 503 不可救药地爱上了她，甚至无法向恩主透露任何关于反叛分子的情报。