La storia si svolge in un futuro prossimo, in un luogo chiamato Paradise City. Grazie alla Leo Corporation, guidata da Declan Akaba, il nuovo sistema della Solid Vision, il sistema olografico che dà vita al gioco di carte dei Duel Monsters, rende reali i mostri e gli ambienti, permettendo ai giocatori di interagire direttamente con loro. Questa nuova tecnologia ha dato vita agli "Action Duels", in cui i duellanti possono attraversare vari ambienti per individuare delle speciali carte magie e trappole chiamate "Carte Action". La storia segue Yuya Sakaki, uno studente al secondo anno di scuola media nonché uno studente della scuola di duelli "You Show" di Paradise City fondata da suo padre, il quale scomparve tre anni fa nel momento in cui doveva sostenere un duello importante. Nel mezzo del duello contro il campione in carica degli Action Duels, Sledge Hammer, Yuya risveglia un nuovo potere dal suo pendolo che porta al collo, nota come "Evocazione Pendulum".Mentre Yuya si sforza di padroneggiare la nuova Evocazione Pendulum e diventare un grande Duellante di Intrattenimento come suo padre, egli incontra un misterioso duellante mascherato che gli assomiglia molto chiamato Yuto. Grazie a Yuto, Yuya ha scoperto che il mondo è diviso in quattro dimensioni, tre delle quali prendono il nome dal metodo di evocazione presente: Fusione(universo alternativo di Yu-Gi-Oh! e Yu-Gi-Oh! GX), Synchro(universo alternativo di Yu-Gi-Oh 5ds), Xyz(universo alternativo di Yu-Gi-Oh! Zexal) e Standard (universo attuale di Yu-Gi-Oh!) , la dimensione centrale delle quattro, dove Yuya e i suoi amici vivono. Essi vengono coinvolti nel conflitto interdimensionale dopo che dei duellanti provenienti dall'Accademia dei Duelli della dimensione fusione si intromettono nel torneo di Paradise City trasformando diversi duellanti in carte sotto ordine di Leo Akaba, il padre di Declan, la cui ambizione è di unire le quattro dimensioni. Per fermare suo padre, Declan forma i Lancieri, un gruppo di Duellanti che riesce a fronteggiare l'Accademia dei Duelli al torneo di Paradise City..