Narumi Katou to mężczyzna w średnim wieku, który cierpi na niezwykły Zespół ZONAPHA: rzadką i niewytłumaczoną chorobę, która wywołuje u jej ofiar poważne, losowe ataki, a jedynym lekarstwem jest widok kogoś, kto się śmieje. Pewnego dnia, podczas pracy dorywczej, Narumi zderza się z małym chłopcem, który ucieka przed trzema dorosłymi, niosąc ogromną walizkę. Chłopiec przedstawia się jako Masaru Saiga, nowy właściciel słynnej firmy Saiga Enterprises po niedawnej śmierci swojego ojca. Jednak inni członkowie rodziny próbują go zamordować, aby przejąć majątek dla siebie. Zdecydowany chronić dziecko, Narumi pomaga Masaru uciec i kończy na walce z prześladowcami, by odkryć, że są to świadome, humanoidne lalki posiadające nadludzką siłę. Gdy Narumi jest na skraju porażki, białowłosa dziewczyna nagle wchodzi do walki i szybko przywołuje kolejną lalkę z walizki chłopca, przedstawiając się jako Shirogane, strażniczka Masaru. Karakuri Circus śledzi losy trzech osób z różnych środowisk, których przeznaczenia splatają się i rozchodzą, gdy odkrywają tajemnice starożytnej historii miłości i zdrady, a także długotrwałego, starożytnego konfliktu między ludźmi a lalkami.