《ZEXAL》的故事发生在近未来都市“心之地市”，而《ZEXALII》里则转往两个更高次元的世界：“星光界”和“巴利安世界”(又译异晶人世界，下同)。在心之地市盛行AR决斗(AR·デュエル)，AR意为扩增实境，在规则和一般站立式决斗无异。决斗者需使用“D视镜(D・ゲイザー)”和“D面板(D・パッド，D Pad)”进行决斗，这些装备只用于提升作中角色视角的视觉效果。《ZEXAL》的主流召唤方式是超量召唤(エクシーズ召喚)，借由将两个以上的怪兽“叠放”而召唤超量怪兽入场，在超量怪兽中有100张“编号怪兽”，是主角欲搜集的目标。

中学生九十九游马与学校头号不良少年神代凌牙决斗，而这场决斗改变游马的命运。于该决斗中，出现在九十九游马梦里的诡异大门突然出现，并由九十九游马利用挂坠打开。大门散发出无数光芒，站著九十九游马身旁的是从异世界来的神秘生命体阿斯特拉尔，为取回阿斯特拉尔失去的记忆，需要拿回99张编号怪兽，因此九十九游马及阿斯特拉尔两人开始一起行动。

阿斯特拉尔出现真正目的是什么?新的怪兽“编号怪兽”的存在到底是何方神圣?面对持续出现在游马面前的强力劲敌，阿斯特拉尔身上的谜团也逐渐明朗。而本作就是讲述这搭挡缔造的新决斗传说。

30多年前于明治神宫棒球场的观众及媒体，见证了这个传奇…

明青学员棒球社首度踏上甲子园前的决赛当天，一年级天才王牌上杉和也因车祸身亡，失去王牌的明青于全国高中棒球联赛东京东区大赛的决赛败给须见工。隔年双胞胎哥哥上杉达也带领球队挺进甲子园，最终明青学园获得甲子园冠军。

5年后，王牌投手泽井圭一于全国高中棒球联赛东京东区大赛中与荣新高中的千本木丰对撞，手腕肌腱严重受伤，球员生涯就此结束，明青棒球社从此与甲子园无缘。

26年后，因父母二婚而成为同年兄弟的立花投马、走一郎进入明青学园高中部就读，之后成为棒球社王牌搭档，命中注定的两兄弟将再度开启明青棒球社前进甲子园的大门…

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伊藤启太是一名运气特好的16岁少年。有一天，他突然收到了一张Platinum Papers（白金邀请函）──超精英男子全体住宿名校 Bell Liberty 学园（简称BL学园）独一无二的入学许可证：“您得到了本学园的入学许可”，使他平淡无奇的生活带来了极大的变化。满心期待入学的启太，遇到了各个才华横溢且各显神通、风格独特的同伴，以及许多出乎意外的大小事件，多姿多采的校园生活，就此展开。