《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。

在数万名市民欢送之下，空中之岛伊斯拉经由盛大的出航仪式踏上旅程，飞航目的是“寻找天空的尽头”，理由虽然冠冕堂皇，但却无人能保证归期，可说是一场漫无目标的旅程。

卡路儿操纵着阿尔康号战斗机，冷眼旁观这场仪式。他曾是这个国家的第一王子，但在六年前的“风之革命”中失去一切。他憎恨的视线朝向“风之革命”的旗帜人物，新任伊斯拉管区长的妮娜．维恩特……本作品以《对某飞行员的追忆》背景世界为舞台，一万两千米的天空，再度展开一场恋爱与空战的物语！

登场兵器·飞空机

伊斯拉方面

阿尔康号

学生实习用倾翼式双座水上战斗机，设计类似美军现役的V-22鱼鹰式倾转旋翼机。

拉嘎迪亚

类似阿尔康号，是为空艇骑士团正式战斗机，共六十架，也是双座式水上战斗机。能够垂直起飞降落，充电、性能较佳。

马奇顿·迪欧

伊斯拉空艇骑士团的正规单座路基固定翼战斗机，共二十架。

马其那·迪欧的双翼配备前方固定机枪，三点式可收放起落架，战斗性能卓越；不过无法在水上充电、必须在跑道上起飞降落。

舰上空雷轰炸机（复座水上雷撃机）

是空艇骑士团的双座轰炸机，共一百五十多架。

马斯特拉

机身为全白色，机翼前缘有红色的敌我识别条，装备2门20mm机炮，是在神圣雷瓦姆皇国技术支援下的试作机，也是卡路儿·阿巴斯的座机路纳·巴克

巴雷特洛斯飞行战列舰，排水量六万五千吨，配备相当于大和号般的四十六公分主炮，伊斯拉唯一的护卫舰。

空族方面

重型轰炸机

四引擎，长六十米，翼展约一百米的机体，似乎可做为运输机。

螳螂

空族主力攻击机，名称来自其细长外表。样貌似第二次世界大战时期纳粹德国空军的Ju 87俯冲轰炸机。

银狐

王牌座机，后遭黑尾鸥歼灭。样貌似第二次世界大战时期纳粹德国空军的Bf 109战斗机鱼雷艇

攻击飞行军舰的机型，防御薄弱却能潜水。

神圣雷瓦姆方面

艾列斯V

新型主力机种，黑尾鸥的座机。样貌似第二次世界大战时期英国皇家空军的喷火式战斗机。

天上帝国方面

真电·改

前作中真电的衍生型，布局似二战中的日军局地战机“震电”。

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