第1話 - 第52話。

十代は入学試験で実技の最高顧問のクロノスを倒すが、筆記試験の成績は芳しくなかったため、オシリスレッドに籍を置くことになった。デュエルアカデミアは生徒の成績によって3つのクラスに分かれているが、オシリスレッドはその中でも最も待遇が悪く、落ちこぼれが集まるクラスだった。クロノスから問題児（ドロップアウトボーイ）として目を付けられた十代は、学園で腕が立つデュエリストを次々に差し向けられるが、E・HERO（エレメンタルヒーロー）デッキを駆使して勝利を重ねていく。また、学園のトップに君臨しカイザーの異名を取る亮をはじめ、明日香、三沢などの実力者と戦い、交友を深めていった。十代と相部屋の丸藤翔は彼を慕い、舎弟となった。

十代をライバル視していたオベリスクブルーの万丈目は、十代と三沢を相手に連敗したことで、信用を失い学園を去った。万丈目は偶然漂着したノース校で腕を磨くと、同校のトップとなるまでに成長を遂げた。アカデミア本校とノース校の対抗戦で、万丈目はノース校の代表として本校代表の十代と戦った後、本校に復帰することになった。

世界を滅ぼす程の力を秘めた故に学園に封印されていた「幻魔皇ラビエル」「降雷皇ハモン」「神炎皇ウリア」の三幻魔のカードをめぐって、セブンスターズと名乗る集団が襲来する。三幻魔のカードの封印の鍵を守るべく、十代、亮、明日香、三沢、万丈目、クロノス、大徳寺が鍵の守護者として選抜され、セブンスターズと戦うことになった。セブンスターズとの戦いは闇のデュエルと呼ばれ、敗者の魂が奪われる命がけの戦いとなった。

刺客のうちの一人、仮面のデュエリスト・ダークネスは明日香が探していた行方不明の兄、天上院吹雪だった。十代に敗れたことでダークネスの力から解放された吹雪は正気を取り戻し、アカデミアに復学する。吸血鬼カミーラとのデュエルでは、これまで十代を敵視し生徒に辛くあたっていたクロノスが生徒のために自ら危険なデュエルを買って出て、命がけで生徒にデュエルの理を説いた。これ以降、クロノスの態度は軟化していき、生徒たちの良き理解者としての側面を覗かせるようになっていく。

セブンスターズの最後の一人として錬金術師のアムナエルが十代に立ちはだかる。アムナエルの正体は、オシリスレッドの寮長の大徳寺であり、彼は黒幕を倒すための後継者を育成するために学園で活動をしていた。十代との戦いに敗れた大徳寺は、自らが研究を費やした錬金術の秘伝書「エメラルド・タブレット」を十代に託し、消滅する。彼の魂はレッド寮に住む猫ファラオに飲み込まれたために、天に召されず、この後も十代の協力者として力を貸すことになる。

セブンスターズが全滅した後、セブンスターズを裏で操っていた学園の理事長・影丸が本性を現す。影丸は三幻魔のカードを使用して、デュエルモンスターズの精霊から力を吸い上げ、若返った。十代は世界を征服せんとする影丸と戦う。影丸の操る三幻魔に苦戦を強いられるが、大徳寺の残した秘伝書から生まれたカード「サバティエル」の力を借りて勝利する。三幻魔は校長の鮫島の手によって、二度と悪用されないように再び封印された。

第53話 - 第104話。

一年が経ち、在校生は進級し、3年生だった丸藤亮は卒業するが、吹雪は留年した。十代のルームメイトの前田隼人はカードデザイナーになるため学園を離れた。新入生として後に十代の舎弟となるティラノ剣山が入学。編入生としてプロデュエリストのエド・フェニックス、そのマネージャーの斎王琢磨が入学する。

新入生のエドとのデュエルに勝利した十代だったが、エドが使ったデッキは売店で無造作に購入した寄せ集めのデッキだったことが分かり驚愕する。エドはすでにプロとして活躍している実力者であり、同じくプロとして活動していた亮を十代と同じ「E-HERO」デッキを用いて打ち破る。エドと十代は、どちらが真のHERO使いかを決めるべく対決するが、エドの本来のデッキである「D-HERO」により、十代は敗北してしまう。十代はそのショックから、カードが真っ白にしか見えなくなり、決闘ができなくなってしまう。その後しばらくして、学園にエドのマネージャーの斎王が入学する。「運命を見通す」と言う言葉の通りに、超常的な力を操る斎王はデュエルに負けた生徒を自らを盲信する「白の結社」の信徒に変え、信徒を増やして学園内で権力を握っていく。

一方、放浪していた十代は亜空間にさまよい、宇宙の戦士ネオスペーシアンと出会い、彼らから「正しき闇の力を持つ者」と見込まれる。十代はネオスペーシアンと敵対する宇宙人をデュエルで破り、この時に手に入れた「E-HERO ネオス」のカードを新たなエースモンスターとしてデッキの中核に据える。ネオスとネオスペーシアンは十代が子供のころにデザインしたカードであり、海馬コーポレーションの手によって宇宙に打ち上げられ、宇宙の闇の波動を吸収して進化したモンスター達であった。立ち直った十代は学園に戻り、エドと再戦して勝利する。

エドに敗れた亮は、その後も連敗を続け完全に落ちぶれていた。非正規の地下デュエルによって精神を追い詰められた亮は、対戦相手やデュエルそのものをリスペクトする心を失い、ただ勝利のみをリスペクトするヘルカイザーとなってしまう。

学園は斎王の破滅の光が放つ白き波動に浸食されていき、オベリスクブルー校舎は「光の結社」と化した。万丈目、明日香、三沢などがその軍門に下るが、剣山だけはその力にあらがった。アカデミアは修学旅行をすることになり、伝説のデュエリストの出身地である童実野町を訪れた。そこでは斎王の妹の美寿知と、彼女の配下の四帝と戦った。バーチャル空間で行われた美寿知との戦いで、十代はエドとタッグを組み美寿知を倒した。美寿知は、占い師から怪しいカードを受け取って豹変した兄の琢磨を元に戻すための協力者を探しており、十代とエドを信頼に足る人物と認めた。

校長の鮫島は、世界中のプロデュエリストをも招致したデュエル大会「ジェネックス」を開催した。ジェネックスには亮も参加し、旧友の吹雪や弟の翔を容赦なく倒すが、充足感を得られず途中で大会を棄権する。一方、十代は洗脳されていた万丈目達を倒し、彼らを正気に戻した。三沢は十代とデュエルしていたツバインシュタイン博士の理論に深い感銘を受け、自力で洗脳を破って博士の助手になった。

斎王はミズガルズ王国のオージーン王子を倒し、彼を手下に加えると、ミズガルズ王国の所有するレーザー衛生「ソーラ」を使って穢れた世界を浄化しようと企む。斎王には、光の波動を受けて世界を破滅させようとする「破滅の光」の意思と、本来の優しい彼自身の人格が同居しており、二重人格のようになっていた。束の間、元の優しい自分を取り戻した斎王はソーラの鍵を十代とエドに託し、破滅の光の計画を阻止するよう頼んだ。

ジェネックスを開催した鮫島の真の目的は究極のDのカードを探すことにあった。エドは自らの後見人である世界チャンピオンのDDが、父親の命と究極のDのカードを奪い取ったことを知り、DDを倒し究極のD「Bloo-D」を手にする。エドはBloo-Dに囚われていた父の魂から、自分の運命を狂わせた究極のD-HEROの正体が「破滅の光」であり、それが親友である斎王に巣食っている事を告げられる。エドは、破滅の光（斎王）に敗北してしまうが、彼の意思は十代へ引き継がれ、「ネオス」達の力によって破滅の光は消滅した。ソーラの鍵は斎王に奪われたが、ネオス、剣山、美寿知らによって、レーザーが発射される前にソーラは破壊された。ジェネックス大会は着実に勝利を重ねていった万丈目が優勝した。大会の最後には、かつて十代と戦ったことのある早乙女レイの姿もあった。彼女はまだ小学生であったが、大会で準優勝を収めたことにより高等部への編入が認められることになった。

第105話 - 第156話。

十代は進級し3年生となった。特待生としてデュエル・アカデミアの他校のチャンピオンである、アモン・ガラム、オースチン・オブライエン、ジム・クロコダイル・クック、ヨハン・アンデルセンらが編入した。新入生として早乙女レイ、加納マルタンが入学した。

ジェネックス終了後、鮫島は生徒たちの更なる向上を目指して、デュエル・アカデミア・ウエスト校からプロフェッサー・コブラ教師を特別教師として招いた。十代は、自分と同じく精霊が見えるヨハン・アンデルセンと出会い友人となる。

コブラの方針により「デスクロージャーデュエル」、通称「デスデュエル」が学園で行われるようになる。デスデュエルとは、生徒に「デスベルト」と呼ばれる機器を装着させることで心の動きを測定し、1年間を戦い抜く実戦専従のプログラムであった。しかし、デュエルを行った者はデスベルトによってデュエルエナジーを吸い上げられ、衰弱するという危険性が明るみに出る。どうやってもデスベルトは外れなかったため、十代達はコブラを捜索する。かつて精霊の研究を行っていたSAL研究所にてコブラと対峙した十代は、壮絶なデュエルの末にコブラを倒した。コブラは亡くなった息子を蘇らせるためにユベルというカードの精霊と取引をしていたが、最後にはユベルに見捨てられてしまう。ユベルは腕だけでしか活動できないほど弱っており、デスデュエルで集めたエナジーを吸収して力を蓄えていた。

ユベルは十代達をデュエル・アカデミアごとデュエルモンスターが実体化する異世界へと転移させれた。人知れずユベルに接触していたアモンは、コブラに代わる新たな宿主になることを望むが、ユベルはラー・イエロー1年のマルタンに取り憑いた。彼はナポレオン教諭の息子であり、両親が離婚したことで孤独感を感じていたため、ユベルに付け込まれてしまった。異世界には量子力学の実験によって転移してしまった三沢の姿もあった。

操られたマルタンは学園の生徒をデュエルゾンビに変貌させ、混乱に乗じて三幻魔のカードを手に入れた。一方、元の世界から通信を送るツバインシュタイン博士とペガサスから、学園を元に戻すためには強力なデュエルエナジーが必要であり、そのために「レインボードラゴン」のカードが必要だと告げられる。亮とヨハンのデュエルによって蓄えられたエナジーによって、「レインボードラゴン」は転送されヨハンの切り札となる。

十代はマルタンと決着を付けるため、デュエルを開始する。デュエルの途中からヨハンも加わり十代に助太刀した。真の姿を現したユベルは三幻魔の融合体「混沌幻魔 アーミタイル」を召喚し、十代を攻撃する。そのとき、ヨハンは十代に後を託し「レインボードラゴン」と相殺させ、十代たちを異世界から元の世界へ帰還させた。

ゾンビ達も正気に戻り、無事学園に戻ってきた十代たちだが、ヨハンはユベルと共に消え戻ってくることはなかった。そしてアモンも戻っていなかった。十代は全ての元凶であるユベルがかつての自分のカードだったことを知り、自分の責任だと思い詰めるが、仲間たちに励まされ、ヨハンを助けるために再び異世界へと向かった。その場に居合わせた亮、エド、クロノス、アモンの同僚のエコーもそれぞれの思惑を秘め異世界へ飛んだ。

十代達が飛ばされた世界は、以前の異世界とは違っていた。その世界は「暗黒界」のモンスターが支配しており、デュエルの敗北は死に繋がる生死を賭けた戦いそのものであった。十代はヨハンを早く助け出そうとして、一人で先走るようになり、その結果、仲間達から不信感を抱かれるようになる。 暗黒界の狂王ブロンと戦う十代だったが、ブロンは魔法カード「邪心教典」により明日香、万丈目、吹雪、剣山の魂を次々に奪い去ってしまう。仲間を奪われた十代は怒りと憎しみに身を震わせ、ブロンを倒すが、生き残った仲間達との不和は決定的なものとなり、見捨てられてしまう。頼るものを全て失い消沈する十代の手に、ブロンが生贄を捧げて完成させようとしたカード「超融合」から異世界の支配者「覇王」の声が不気味に囁くようになる。

単身、異世界を放浪していた翔は、おジャマイエロー、亮と再会し、十代の全てを見届ける決意をする。一方、ジムとオブライエンは行方不明の十代を探し、各地でデュエリスト狩りを繰り返す覇王軍の根城に乗り込むが、そこに待ち受けていたのは覇王と化した十代であった。ジムとオブライエンは己の命をかけて覇王にデュエルを挑み、彼らの犠牲によって十代は元の人格を呼び覚ます。

アモンはエクゾディアのさらなる力を求めて、自分を慕うエコーを犠牲にし、それを止めようとしたエドをデュエルで負かし消し去ってしまう。十代は自分のせいで沢山の仲間を失ったことに苦悩し、融合のカードが使えなくなるほど憔悴しきっていた。だが、ユベルに取り憑かれたヨハンと亮の命懸けの決闘を看取ると、全ての元凶たるユベルを倒すためにユベル城へと乗り込む決意を固めた。

亮との戦いで酷く消耗したユベルに、異世界の王とならんとするアモンが立ち向かうが、返り討ちにあい生命力を吸収され消滅する。十代はユベルと戦い、「超融合」によってレインボードラゴンとネオスを融合させ、ヨハンの救出に成功する。己の姿を現したユベルは十代との再戦の中で、幼少の十代に見放されたことは全て十代の愛情の裏返しだと悟ったことを告げ、全ては自らが受けた苦しみを分け与えようとしたための行いだったと打ち明ける。ユベルが歪みきってしまったと感じた十代は、ユベルを倒すためにさらなる力を求め、覇王の人格をその身に宿して戦う。終盤、ユベルとの前世から連なる因果が呼び覚まされた十代は、ユベルと自らの魂を超融合により調和させ、和解を得ることに成功する。これにより、全ての怪奇現象が元通りとなり、消滅したと思われた仲間達（実はユベルに囚われていた）も元の世界へ無事に生還を果たした。「大人になる」と言い残し姿を消した十代も、後日流星となってアカデミアに戻った。

第157話 - 第180話。4期のみ海外未放映となっている。

3年目で参入した特待生たちが他校へ戻り、マルタン親子が学園を離れた。三沢、アモンらは行方不明となっている。

十代達がアカデミアに戻って一ヶ月後、デュエルディスクにカードが認識されなくなる異変が起こり、万丈目達が調査にあたる。一方、学園では他人を洗脳する力を持つ藤原優介、黒い影から現れた謎のデュエリスト・ミスターTなどが現れ、不穏な気配が漂っていた。十代は全てを自分のせいだと思い、アカデミアを去ろうとするが、斎王と影丸から新たな脅威から学園を守るよう頼まれる。

調査を続けていくうちに、藤原は数年前に行方不明になったアカデミアの生徒であり、本物の藤原はダークネスの力に飲まれて消失したことが分かる。今の学園に現れていた藤原は、彼のかつての相棒「オネスト」であり、十代達を主人の仇と勘違いをしていた。戦いの中でオネストは誤解に気づくが、ミスターTに攻撃され瀕死となる。十代は自らの魂にオネストを融合させた。

ミスターTを撃退した十代は、仲間たちとデュエルを行い、ぎこちなくなっていた関係を修復させる。卒業を間近に控えた3年生は自分の進路について考え始めていく。鮫島の発案によりアカデミアでは卒業デュエル大会が行われるが、再びミスターTが現れ生徒達は次々に取り込まれていく。童実野町でもミスターTにより住人が次々消滅してゆくという事件が起きていた。事件を調べていたオブライエンもミスターTとのデュエルの末に消滅してしまう。異変を感じ取った十代は急遽、アカデミアを飛び出し童実野町へと向かったがそこで待ち受けていたのは妹の美寿知を人質にとられ、ダークネスのカードにより正気を失った斎王だった。苦戦の末に斎王を倒すが、二人はダークネスの世界に連れて行かれてしまう。十代自らも、ダークネスのカードに影響を受け混乱するが、オブライエンの連絡で駆けつけたヨハンの助けで正気を取り戻し、デュエルアカデミアに引き返す。

しかし、すでに時遅くミスターTによって学園の大半の人間達はダークネスの世界に引きずり込まれていた。ダークネスの力により存在すら消され、残っていた生徒達も記憶が欠けていくようになる。一人彷徨う吹雪はダークネスの仮面によって仲間達の記憶を取り戻し、駆けつけた十代らと共に、ダークネスと対峙する。ダークネスの正体は数年前に吹雪の目の前で消えた藤原優介であった。藤原は吹雪を倒すが、十代とヨハンに敗れ、ダークネスから開放された。 しかし、世界を包むダークネスは消えることはなく、学園で起こっていた人々の消失は世界中で発生していた。そして十代の前に、ヨハンと藤原を連れ去ったダークネス本人が出現し、最後の戦いがはじまる。十代はダークネスから「自分は人々の未来の姿である」ということを告げられる。その言葉に惑わされながらもとらわれた人々の心に自分達の「カード」の存在を訴えかけ、ダークネスの世界から連れ戻す事に成功した。そして、自身が創造したカード「ネオス」と「ネオスペーシアン」の最後の融合体「E・HERO ゴッド・ネオス」でダークネスを打ち破り、世界に真の平和を取り戻した。

無事に卒業式を終え学園を去ろうとした十代の前に伝説のデュエリスト武藤遊戯が現れ、自身の最後の相手として十代を過去に飛ばし、十代が忘れていたある感情を呼び覚ます。そしてファラオ・大徳寺を加え、十代は新たな旅に出る。

• 作詞 - MASAYA、NAGATA、TAKE / 作曲 - KOJI、MASAYA / 歌・編曲 - JINDOU（ユニバーサルミュージック / マーベラスエンターテイメント）

• 作詞 - 丸山和弘 / 作曲 - 錦戸篤、丸山和弘 / 編曲 - BOWL、山口一久 / 歌 - BOWL（マーベラスエンターテイメント）
• 第1期（34話 - 52話）と、第2期（53話 - 104話）で映像が2パターン存在する。後者はストーリーの進行ごとに描写が少しずつアレンジされていった。

• 作詞・作曲 - 丸山和弘 / 歌・編曲 - BOWL（コロムビアミュージックエンタテイメント / マーベラスエンターテイメント）
• ストーリー後半（132話 - 156話）に入るにあたって映像が一部アレンジされた。
• CD版とは曲のアレンジが異なる。

• 作詞・作曲 - YOFFY / 編曲 - 大石憲一郎 / 歌 - サイキックラバー（コロムビアミュージックエンタテイメント / マーベラスエンターテイメント）

• 作詞 - 影山ヒロノブ、奥井雅美 / 作曲 - 影山ヒロノブ / 編曲 - 河野陽吾 / 歌 - JAM Project（ランティス / マーベラスエンターテイメント）
• 第3話から映像が一部アレンジされた。

• 作詞 - The NaB's / 作曲 - 前田克樹 / 編曲 - 芳野藤丸 / 歌 - KENN with The NaB's（マーベラスエンターテイメント）
• 第2期（53話 - 104話）では映像が一部アレンジされた。
• KENNは遊城十代の担当声優である。

• 作詞・作曲 - 遠藤満 / 編曲 - BITE THE LUNG、片寄明人 / 歌 - BITE THE LUNG（BOOT-UP RECORDS / マーベラスエンターテイメント）
• ストーリー後半（132話 - 156話）に入るにあたって映像が一部アレンジされた。

• 歌・作詞 - きただにひろし （マーベラスエンターテイメント） / 作曲・編曲 - IPPEI

殆どの地域では最終回まで放送されずに途中で打ち切りとなった。いずれの局もネット状況は遅れネット、本作品の終了と同時に『遊☆戯☆王シリーズ』のネットを打ち切っている。

• 遊☆戯☆王デュエルモンスターズGX めざせデュエルキング!
• 遊☆戯☆王デュエルモンスターズGX Spirit Summoner（スピリットサモナー）
• 遊☆戯☆王デュエルモンスターズ WORLD CHAMPIONSHIP 2007
• 遊☆戯☆王デュエルモンスターズGX CARD ALMANAC
• 遊☆戯☆王デュエルモンスターズ WORLD CHAMPIONSHIP 2008

• 遊☆戯☆王デュエルモンスターズGX タッグフォース
• 遊☆戯☆王デュエルモンスターズGX タッグフォース2
• 遊☆戯☆王デュエルモンスターズGX タッグフォース3
• 遊☆戯☆王デュエルモンスターズGX タッグフォースエヴォリューション

• 遊☆戯☆王 デュエルリンクス