En la bulliciosa y futurista ciudad de Heartland, un joven llamado Yuuma Tsukumo tiene el sueño que todo el mundo de su edad quiere alcanzar: ¡ganar el título de mejor duelista! Lamentablemente, debido a sus escasas habilidades en los duelos, este sueño está muy lejos de poder alcanzarse. Pero cuando el matón de la escuela, Ryouga “Tiburón” Kamishiro, divide la llave que le dio su padre en dos partes, sin darse cuenta pone a Yuuma en rumbo de colisión con su sueño.
Conservando una de las mitades de la llave, Yuuma inicia un duelo con Shark, pero pronto se da cuenta de que sus inexpertas habilidades no son rivales para él. En un repentino giro de los acontecimientos, la llave de Yuuma se repara sola, y la “Puerta del Destino” aparece ante él. Al usar la llave para abrirla, Yuuma es recibido por un alienígena llamado Astral, un ser que sólo él puede ver.
El desconcertado Yuuma pronto se entera de que sus recuerdos han sido divididos en 100 “Cartas Numéricas”, las cuales debe recuperar. Sin embargo, tampoco es el único que las busca. Bombardeado por estas revelaciones, Yuuma, junto a Astral, debe defender el mundo de las próximas amenazas que se ciernen sobre Heartland City, independientemente de cualquier intervención divina que pueda producirse.