Der Computervirus X.A.N.A. versucht von der virtuellen Welt Lyoko aus, die reale Welt zu besetzen. Nur die drei Freunde Ulrich, Odd und Yumi können als „Krieger von Lyoko“ mithilfe ihres Freundes Jeremie, eines Supercomputers und eines Scanners nach Lyoko gelangen, um dort X.A.N.A. aufzuhalten. Dabei steht ihnen Aelita zur Seite, ein Mädchen das sich vor langer Zeit ebenfalls nach Lyoko begeben hat, dort aber, bis zum Ende der ersten Staffel, nicht mehr weg kann. In Lyoko besitzen die Kinder eine Kampfausrüstung, Waffen und besondere Fähigkeiten, wie zum Beispiel Telekinese.