《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。

三门市，人口28万人。某一天，通往异世界的门在这里打开了。从异世界而来的侵略者“近界民”，任意蹂躏门附近的地区，让整座都市陷入恐惧之中。就在每个人都认为都市毁灭只是早晚的问题时，突然出现一个神秘的团体击退了近界民。被称为境界防卫组织“BORDER”的他们，在这边的世界建立了巨大的基地，以对抗陆续来袭的近界民。

四年后，近界民空闲游真从异世界来到日本寻找父亲(空闲有吾)的熟人，并认识了三云修。修为了了解近界民的真相，决定指引及监视游真，两人的故事随着“BORDER”与“近界民”的战斗展开。

邂逅篇(漫画第1～13话;动画第一期1～7话)

对周围隐瞒自己是BORDER C级队员的中学男生三云修，班上转学来了迷之少年空闲游真。经过一系列奇遇，修和游真互相坦白了修是BORDER队员、游真是近界民以及来这边世界寻找父亲友人的事实。修被游真各种折腾，为了防止不习惯这个世界的游真做出太过脱线的事，决定监视他而一同行动。这期间，与实力派精英迅悠一和被近界民盯上的少女雨取千佳相遇。

黑触发争夺战篇(漫画第14～32话;动画第一期8～16话)

某天，游真是近界民的事被BORDER得知了，游真以一敌四与三轮队战斗后大胜，后来在迅介入调解的情况下结束了战斗。但是，BORDER本部司令城户策划消灭游真回收他的黑触发。对此迅让游真加入BORDER玉狛支部来保护他。游真最初拒绝了入队，最后为了帮助想入队寻找和救助被掳去近界民世界的哥哥和友人的千佳，决定与修一起入队。

为了夺取游真的黑触发，本部向玉狛支部派去了城户派的远征部队(太刀川队、冬岛队、风间队)以及三轮队，要他们四队联手拿下游真，但是迅和忍田派联手，与A级5位的岚山队共同作战，迅使用黑触发的力量成功打退了对方。之后，迅以自己的黑触发风刃换来了游真的BORDER入队许可。

BORDER入队篇(漫画第33～43话 ;动画第一期17～21话)

游真和千佳终于如愿以偿的进入BORDER。当天进行的训练中两人展现出了超于常人的才能。另一边，修也和A级队员风间进行了模拟战。

大规模侵略战篇(漫画第44～85话 ;动画第一期22～37话)

某天，三门市再次开启了无数的门，近界的其中一个国家，军事大国阿夫特克拉托尔来侵略。开始了和新型三离子兵拉比特以及包含黑触发使用者在内的多名人形近界民的大规模战役。

逃亡者篇(动画第一期49～64话)

动画原创故事，讲述未知的乱星国家强行袭击。

B级RANK战上篇(漫画第86～116话 ;动画第一期38～48话、第一期65～73话)

游真和修将在侵略战获得的点数全部给予千佳让她得以升到B级，而游真则靠着个人RANK战赚取点数，也同样升到B级。

之后三人正式结成B级部队“玉狛第二”，开始以入选远征部队为目的参加B级RANK战。

远征舰防卫战篇(漫画第117～136话 ;动画第二期1～4)

为了抵抗神之国的附属国-伽罗普拉要阻止玄界的远征计划，而开始了和三离子兵爱朵拉、三离子犬多葛以及伽罗普拉多名人形近界民的远征舰防卫战役。

B级RANK战下篇(漫画第137～199话 ;动画第二期5～)

高层同意让休斯加入到Border组织，其条件是要先让雨取独自加入远征队，因此三云他们为了可以加入远征部队而朝着B级前两名队伍可入选远征部队为目的迈进。

远征选拔篇(漫画第200话～)