警察庁幹部の父・総一郎、母・幸子と妹・粧裕（さゆ：中学生）の四人家族の長男。家族の愛情にも、経済的にも不自由しない家庭環境で生まれ育つ。内に秘めた正義感と、他の追随を許さない優秀な頭脳を自負している。世の中で起こり続ける悪行に、表立った行動はせずとも苛立ちとジレンマを感じていた。
そんな中、デスノートを拾い、その所持者である死神のリュークとの出会いをきっかけにその独善的な価値観と強い自己顕示欲を表面化していき、純粋だった正義感も歪んだものへと変化して、サイコキラーと化す。特異で極端な自我の正義を疑わず、デスノートを使用し続ける。
自分の監視についたFBI捜査官・レイ・ペンバーの殺害後は、己の身を守るための殺人をも厭わなくなり、自分をキラとして疑う者には周到な計画の下で容赦なく粛清を加え、自称「新世界の神」として、内実は独裁者として君臨する。なお、死神の目の取引については、寿命を半分に縮めるのは自分の計画にとって不都合との理由で最後まで拒否し続けている。
最期には、松田に拳銃で撃たれてからはその冷静な性格も崩壊し、言動も幼稚かつ乱暴になっていた（アニメ版では夕方の道を歩いている頃には直っている）。
性格
選民意識と冷酷非道
一見完璧な優等生として穏やかに振る舞い、また周囲にもそう認知されている中で、思い通りにならない事には怒りを露わにする起伏の激しい面もあるなど、説明しがたい複雑な性格である。その内にはキラとしての高慢かつ独善的な選民意識と冷酷非道さも併せ持ち、キラとしての思想に対する確信を最後まで貫き通す。心の中の心理描写では髪と目が赤くなり二面性を表している。
稀に見る負けず嫌い
リュークに「死神以上に死神らしい」、「悪魔」（実写映画における台詞）などと評され、死神・レムには、「死神を超えている」（実写映画版ではリューク同様「悪魔」）と言わしめるほどの策略家でもある。キラを死刑台に送ると宣言したLに強い対抗心を抱き、Lからは「私そっくりの稀に見る負けず嫌い」として認識されている。基本的に一人称は「僕」だが、実写映画版では「俺」と言うシーンもある。
特技
天才的な頭脳
高校在学中は全国模試で1位をキープし、さらに東応大学にも、Lと共に全教科満点で首席入学するなど、類い稀なる天才的な頭脳の持ち主。また、自分のパソコンから父のパソコンや警察のデータベースに痕跡を残さずにハッキング（クラッキング）が出来るなど、大変高度なクラッキング技能も持ち合わせている。
スポーツ万能
中学生時には、テニスで全国大会制覇を2度成し遂げていることなどから、高い身体能力をも有していることがわかる。
その他にも、イケメン、手先が器用、女性の扱いに長けるなど、万事に優れた才能の持ち主である。
対人関係
作中では弥海砂、高田清美、ユリ、シホ、エミ、マユなどの女子と恋人関係にあった。また表面的には人当たりも良く、賢さと穏やかさで周囲の信頼を勝ち取っており、友人も多かった。捜査本部の面々も物語序盤では総一郎の息子というだけで全幅の信頼を置き、その過剰な信頼もLの危機（ひいてはLの死）を早める原因となった。