Na agitada e futurista Cidade de Heartland, um jovem chamado Yuuma Tsukumo tem um sonho que todos da sua idade querem alcançar — conquistar o título do maior duelista! Infelizmente, devido às suas habilidades de duelo medíocres, esse sonho está longe de ser alcançável. Mas quando o valentão da escola, Ryouga "Shark" Kamishiro, divide a chave que seu pai lhe deu em dois pedaços, ele inadvertidamente coloca Yuuma em rota de colisão com seu sonho. Retendo uma metade da chave, Yuuma inicia um duelo com Shark, mas logo percebe que suas habilidades inexperientes não são páreo para ele. Em uma súbita reviravolta dos acontecimentos, a chave de Yuuma se repara, e a "Porta do Destino" aparece diante dele. Usando a chave para abri-la, Yuuma é saudado por um alienígena chamado Astral — um ser que só ele pode ver. O perplexo Yuuma logo descobre que suas memórias foram divididas em 100 "Cartas de Número", todas as quais ele deve recuperar. No entanto, ele também não é o único a procurá-las. Bombardeado por essas revelações, Yuuma, ao lado de Astral, deve defender o mundo das ameaças futuras que pairam sobre a Cidade de Heartland — independentemente de qualquer intervenção divina que possa ocorrer.