Quatre adolescents découvrent une usine renfermant un ordinateur quantique. Jérémie l'active et réveille par la même occasion un dangereux programme appelé XANA, qui ayant pris son indépendance, cherche à détruire la Terre. Pour cela, il infecte des tours mémorielles, qui lui servent d'intermédiaire avec le monde réel, dans les territoires de Lyoko. Aelita une jeune créature humanoïde virtuelle est la seule ennemie de XANA présente sur Lyoko. Elle peut compter sur sur l'aide de quatre amis: Yumi, Ulrich, Odd et Jérémie. Collégiens, ils mènent une double vie dans le plus grand secret.