Nhân vật chính của Zexal là Tsukumo Yuma, 13 tuổi, sống tại thành phố Heartland, nổi tiếng với thành tích "đấu toàn thua", khá hậu đậu và hơi ngốc, khác hẳn với các đàn anh phần trước, cậu thường kêu to khẩu hiệu "Kattobingu da Ore" để động viên tinh thần mặc dù nó chả có ý nghỉa gì cả. Mọi thứ thay đổi khi Yuma gặp Astral, 1 thực thể đến từ thế giới Astral ẩn mình trong chiếc chìa khóa Emperor mà Yuma luôn coi là thứ quan trọng nhất vì được bố Tsukumo Kazuma trao lại trước khi mất tích. Astral hoàn toàn không nhớ gì ngoại trừ tên mình, vì ký ức của Astral bị chia thành 100 lá bài ''Number'' bị phân tán ra nhiều nơi khác nhau trên Trái Đất và khống chế những ai sỡ hữu chúng, hơn nữa vì sự sống của Astral gắn liền với điểm gốc của Yuma trong các trận đấu với người sở hữu number (điểm gốc hạ dần, Astral sẽ dần biến mất), với quyết tâm bảo vệ Astral cùng với sự giúp đỡ của bạn bè, Yuma dần có được nhiều kinh nghiệm cho các trận đấu sau này. Thu thập các number để khôi phục ký ức và bảo vệ Astral, đối đầu với thế lực đến từ thế giới Barian trong cuộc chiến tranh giành Numeron Code (lá bài đã tạo ra thế giới trong Yu-Gi-Oh! và có thể thao túng mọi thứ chỉ có thế tìm ra khi 1 bên có được 100 number) là trọng tâm trong cốt truyện của ZEXAL. Không như các series trước, nhân vật chính là 1 học sinh cấp 2,kế thừa sự nghiệp của 3 đàn anh đi trước như Muto Yugi; Yuki Judai; Fudo Yusei. Yuma là 1 cậu bé vụng về, hậu đậu nhưng có 1 ý chí đó là luôn muốn "Chinh phục được bầu trời cao".