Otonashi perdió su memoria en un accidente y por lo tanto piensa que su vida no tiene sentido. Las cosas comienzan a cambiar para él a medida que avanza la historia. ¡Él es el protagonista masculino principal de Angel Beats!
Sin embargo, en el episodio 9, se muestra que sobrevivió al accidente y comienza a ayudar a los otros sobrevivientes tanto como puede con el conocimiento que adquirió al estudiar medicina. Él y los sobrevivientes están atrapados en un túnel oscuro y es solo después de 7 días que llega un equipo de rescate. Unos minutos antes de perder toda esperanza, Otonashi firma un papel para donar sus órganos (e inspira a los otros sobrevivientes a hacer lo mismo).
En "Another Epilogue", que es un final alternativo al final original del anime, se ve a Otonashi como el nuevo presidente de los estudiantes. Él se enfrenta a otra alma e inspira a enfrentar su pasado. Aunque el episodio es ambiguo, está claro que Otonashi había decidido quedarse en el Purgatorio mientras que todos ya se habían ido, como declaró en su Diálogo final con Kanade.
En el episodio 7, Naoi es pedido por Yuri para hipnotizarlo para que pueda recuperar sus recuerdos. Esto resulta exitoso revelando que tenía una hermana menor muy enferma que era su única razón de vida. Después de su muerte, Otonashi decide convertirse en médico para curar a otros que están enfermos como su hermana y comienza a estudiar frenéticamente. En su camino a tomar un examen, su tren se estrella debido a un terremoto.