L'histoire de Yu-Gi-Oh! Zexal se déroule dans un futur assez proche, plus précisément dans la ville de Heartland. Grâce à la technologie, les duellistes se livrent des combats avec la réalité augmentée. Ceux-ci utilisent en effet un système composé d'un lunette de duel et d'un Disk de duel qui permettent aux joueurs de vivre des duels plus réalistes. Yuma Tsukumo, 13 ans, est prêt à relever tous les défis, mais son niveau de jeu actuel n'est pas vraiment très élevé. Alors qu'il livre un affrontement acharné contre Shark, un des délinquants de son école, Yuma ouvre par hasard une porte mystérieuse libérant Astral, une créature mystique qui a perdu la mémoire et qui ne peut être vu que par Yuma. Astral était auparavant un grand duelliste, et pour reconstituer son passé, il faudra retrouver des fragments dispersés sous la forme de 99 cartes monstres appelés "Numéros".

Toujours développé par Konami, Yu-Gi-Oh! Zexal : World Duel Carnival (3DS) devrait sortir dans le courant de l'année en Europe. Le jeu vient en effet d'être approuvé par l'OFLC, organisme de classification australien du jeu vidéo (l'équivalent local du PEGI).