Quatre adolescents libèrent par mégarde un dangereux virus du nom de Xana. Ils intègrent alors l'univers virtuel de Lyoko pour combattre les monstres de Xana et protéger Aelita, la seule capable de mettre fin à cette menace.
Dans un monde semblable à notre 19e siècle mais plus technologiquement avancé, Claus Valca et Lavie Head sont orphelins. Cette enfance les a conduit a marcher sur les traces de leurs pères respectifs, pilotes d'un type d'avion biplace appelé Vanship.
Insaisissables aux commandes de leurs rat-boards, Rapido et Razmo, deux rats survoltés, veillent sur un trésor pas banal : des tonnes de fromage entreposées dans les soutes d'un vieux cargo ... dont l'équipage rêve de se débarrasser.
Après avoir perdu leur mère, Edward et Alphonse tentent de la ramener à la vie grâce à une transmutation humaine. Tabou de l'alchimie, Edward perd un bras et une jambe alors que son frère Alphonse perd son corps, en guise de punition. Après qu'Edward ait réussi à enfermer l'âme de son frère dans une armure, ils décident de partir à la recherche de la pierre philosophale, qui leur permettrait de regagner leurs corps.
Après avoir découvert que son père est à la tête de Veritas, dont le but est de rechercher les mystères de l'histoire et de la civilisation, Nikko, avide d'aventures, intègre l'équipe...
La vie d'un riche célibataire est bouleversée lorsque son frère divorcé et son neveu de 10 ans débarquent dans sa propriété de Malibu. Malgré leurs différences, les deux frères décident de co-habiter pour offrir un foyer au jeune Jake.