Phi Brain: Kami no Puzzle es un anime de aventuras y misterio que sigue las aventuras de Kaito Daimon, un joven prodigio que se ha aburrido de la vida al resolver fácilmente todo tipo de rompecabezas y acertijos. Un día, Kaito recibe una invitación para unirse al equipo de resolución de rompecabezas en la Academia Root Gakuen, una escuela de élite que se dedica a la resolución de enigmas. Allí, Kaito conoce a su compañero de equipo, Nonoha Itou, y al líder del equipo, el excéntrico profesor y enigmista, Ryuu Zaizen. Pronto, Kaito se da cuenta de que los rompecabezas que deben resolver tienen mucho más en juego que solo resolverlos. Se encuentran con enigmas peligrosos que ponen en peligro sus vidas, y descubren un oscuro complot que involucra a una organización secreta llamada POG. A medida que Kaito y su equipo avanzan a través de las pruebas y desafíos de la Academia Root Gakuen, también descubren pistas sobre el pasado de Kaito y su conexión con la misteriosa organización POG. Juntos, intentan resolver los acertijos y desentrañar los secretos de POG, mientras luchan por su supervivencia y la verdad.