Cerita ini berlatar belakang di kota masa depan, Heartland. Tsukumo Yuma adalah seorang duelist muda yang ingin memenagkan kejuaraan Duel Monsters, meskipun dia seorang amatiran. Suatu hari, ketika dia sedang dijahili oleh teman sekelasnya, tiba-tiba saja ada arwah misterius bernama “Astral” muncul di hadapannya dan membantu Yuma memenangkan duel tersebut. Astral menjelaskan pada Yuma bahwa ingatannya yang hilang telah terbagi-bagi menjadi 99 Xyz Monster bernama “Numbers”. Demi mengembalikan ingatan Astral, kini Yuma dan Astral bekerja sama untuk mengumpulkannya.