在近未来的城市“心园市”里，无论是大人还是小孩都热衷于ar决斗。所谓的ar（augmented reality/增强现实）决斗，就是使用d视眼和d面板来决斗，并通过使用这两件道具，从地面、天空、还有从建筑物里真实地飞出怪兽进行交锋的超大魄力决斗！

在心园市生活的主人公·九十九游马也热衷于卡片决斗，但水平只是初学者等级的连败者。以某事件为契机，游马与学校头号不良少年·神代凌牙以决斗对决。这场决斗，将游马的命运大大改变……！这场激斗中，总在游马的梦里出来的诡异大门突然出现。紧紧关闭的大门被打开的瞬间，无数光芒溢出，抬头一看身旁……那里站着从异世界来的神秘生命体·星光体（astral）！为了取回astral丢失的记忆，取回99张“no.卡”，2人开始一起行动。

星光体出现的真正目的是什么？而新的怪兽“no.怪兽”这一存在又到底是何方神圣？强力竞争对手陆续在游马面前出现，而astral身上的谜团也逐渐明朗化。由这个组合缔造的新决斗传说，如今揭开序幕！

wdc（世界决斗狂欢节）闭幕，心园市迎来和平。游马和astral也与同伴们一起回到校园生活，享受决斗。

另一方面在那背后，盯上astral的记忆碎片“no.卡”的敌人在暗中活动。那就是跟星光世界敌对的巴利安世界。他们以让超量怪兽混沌化的“rum（升阶魔法）”为王牌，阻挡在游马他们面前！游马和astral，对巴利安远超想像的决斗感到惊愕……

在这个危机下，被游马“想救星光体世界！”的强烈决心打动的天城快斗和神代凌牙再次集结。3人将与同伴的羁绊记于心中，驱使王牌挑战决斗！游马和astral的新的战斗，从这一刻开始！！

astral依旧和游马一起为保卫no.卡和巴利安对抗。由于贝库塔假扮成真月一事，导致astral和游马彻底“决裂”，并且黑化，夺走了zexal的主动权。但在游马的不懈努力下，astral最终恢复。

但是astral消失了，但他还活着在星光体世界，游马决定去找他。

游马受到快斗他们支援，启程到星光世界去了。好不容易到达的却是什么都没有的世界，游马虽对此感到吃惊但还是往前走想找到astral，突然有5道光芒伴随冲击一起出现在他那里！

在纯洁的星光世界里，游马作为混沌性的存在，被星光世界的意志盯上。那时救了游马的是过去放入父亲一马卡组的‘虹栗子球’！前途多难的冒险拉开序幕的游马，与虹栗子球一起面对星光世界的意志。

与多次来袭游马的星光世界的意志——埃利法斯的决斗开始了！以升阶为目标的星光世界，其抽卡全部被称为‘闪光抽卡’埃利法斯不断召唤升阶怪兽，对游马穷追猛打！

游马为了救命中注定因遇游马而灭的astral，拼死展开攻防，可是还是逃不出埃利法斯的升阶怪兽猛攻！

埃利法斯召唤的升阶怪兽面前，游马不退缩而继续战斗。他心里只是一心一意地想要救astral！就像在支援游马他那份心意，虹栗子球出手解救危机。