灶门炭治郎原本是大正时代山中的卖炭少年，作为长男与母亲、弟妹一起支撑家计。他性格温柔、认真、顽固，有强烈责任感，也有异常敏锐的嗅觉，能从气味中分辨情绪、危险和细微线索。一次下山卖炭后，炭治郎回家发现家人被鬼屠杀，唯一幸存的妹妹祢豆子也变成了鬼。绝望中，他仍护着妹妹，试图证明祢豆子没有完全失去人心。富冈义勇没有杀死兄妹，而是把他们引向鳞泷左近次，炭治郎由此踏上鬼杀之路。
在狭雾山的两年修行中，炭治郎学习水之呼吸，锻炼身体、判断和刀法。锖兔与真菰的幻影帮助他突破巨石，也让他继承了牺牲者的愿望。通过最终选拔后，他成为鬼杀队剑士，背着装有祢豆子的箱子执行任务。炭治郎的战斗方式并不冷酷：面对害人的鬼，他会毫不犹豫地挥刀；但当鬼临死时显露出曾为人类的悲伤，他又会为那份空虚祈祷。这种温柔不是软弱，而是他区分罪与痛苦的方式。
炭治郎的旅途不断扩大。他在浅草首次接近鬼舞辻无惨，知道仇敌隐藏在人群中；在鼓屋敷结识善逸与伊之助，组成吵闹却可靠的同行；在那田蜘蛛山面对下弦之伍累时，水之呼吸不足以突破危机，父亲传下的火之神神乐与祢豆子的血鬼术一同唤醒，改变了他的战斗道路。无限列车上，炭治郎在炼狱杏寿郎身上看见柱的强大与责任，也在猗窝座逃走后第一次切实体会到自己与上弦之间的距离。
善逸和伊之助让炭治郎的旅途不再只是兄妹二人的求生。善逸胆怯、吵闹，却在睡梦中展现雷之呼吸的锋芒，也以自己的方式珍视祢豆子；伊之助在山中长大，最初只懂冲撞和胜负，后来逐渐学会同伴的意义。栗花落香奈乎沉默地按硬币决定行动，炭治郎则用直接而温柔的方式告诉她可以听从自己的心。炭治郎的善意常显得朴素，却能一点点改变身边人面对恐惧和选择的方式。
后续的游郭、刀匠村和柱训练让炭治郎不断接近鬼杀队核心。他在音柱、霞柱、恋柱等人的战斗中学习如何守住普通人，也逐渐理解日之呼吸、花札耳饰和继国缘一留下的因缘。无限城决战中，炭治郎与同伴们向无惨发起最终追击。战斗结束前后，他承受濒死、毒与短暂鬼化的极限，被祢豆子和同伴唤回人心。炭治郎最终想要的从来不是荣耀，而是让妹妹变回人、让家人的仇得到终结、让再也没有人经历同样的夜晚。他的强大也不只在剑技，还在明知鬼曾吞噬无数生命时，仍能看见那份堕落前的人性，并为逝者合掌。正因如此，他即使在最残酷的战场上，也始终保持着能理解他人痛苦的眼睛。
游郭篇中，炭治郎面对妓夫太郎和堕姬这对被贫穷与仇恨扭曲的兄妹，第一次更深地意识到鬼的悲剧也可能从人间不公开始；但他仍必须挥刀阻止他们继续杀人。刀匠村里，祢豆子克服阳光、霞柱无一郎取回记忆、恋柱蜜璃守护众人，都让炭治郎看见鬼杀队每个人背后都有无法退让的理由。柱训练则把他从一名努力的队士推向最终战的入口，他必须把水之呼吸的基础、火之神神乐的传承和继国缘一残留的型连接起来，才能在无惨面前坚持到黎明。
最终战后短暂鬼化，是炭治郎最接近失去自我的瞬间。无惨试图把意志和血全部推给他，让这个最温柔的少年成为新的鬼王。祢豆子的呼唤、香奈乎用药和同伴们不愿放手的心，把他从那条道路上拉回来。炭治郎醒来后失去了一些身体能力，却保住了作为人的未来。对他而言，胜利不是斩下多少鬼的头，而是终于能与祢豆子一起回家，把家族被夺走的早晨重新迎回来。