Lấy bối cảnh một năm sau các sự kiện cuối cùng của loạt phim hoạt hình gốc, Jeremie, Odd, Ulrich, William, Yumi và Aelita trở lại cuộc sống bình thường tại học viện Kadic. XANA, hệ thống nguy hiểm tưởng như đã bị đánh bại lại xuất hiện với sức mạnh lớn hơn bao giờ hết. Các nhân vật chính lại phải khởi động siêu máy tính và tiếp tục chiến đấu bảo vệ thế giới. William Dunbar được chấp nhận trở thành một thành viên của nhóm, cùng với cô nàng dự bị thiên tài, mệnh danh là "quý cô Einstein" Laura Gauthier.

Ngoài kẻ thù XANA, nhóm bạn còn phát hiện ra rằng, họ còn có một kẻ thù nguy hiểm hơn, đó là tiến sĩ điên Tyron - người đã vô tình đưa XANA trở lại. Ông ta ra lệnh cho một nhóm người ảo màu sọc đen xanh lá để chống lại các chiến binh Lyoko.

Trong phòng thí nghiệm của Tyron, nhóm bạn vô tình phát hiện ra Anthea, người mẹ đã mất từ lâu của Aelita. Họ cố gắng tìm ra mối liên quan giữa Anthea với Tyron và cách để đoàn tụ cô với Aelita.

Một lần nọ, ghen tức vì không được trở thành một thành viên chính thức của nhóm, Laura đã một mình đưa William vào thế giới ảo khiến cậu suýt bị XANA chiếm đoạt. Sau sự kiện ấy, nhóm bạn tổ chức biểu quyết, kết quả là Laura bị khai trừ khỏi nhóm và xóa sạch ký ức.

Trong tập Ultimate Mission (Nhiệm vụ cuối cùng), phim tiết lộ rằng Tyron đã kết hôn với Anthea được bốn năm, và giờ ông ta là bố dượng của Aelita. Mục đích duy nhất của ông ta là lấy những tài liệu của bố Aelita nhằm tạo ra các khu vực không gian Cortex (Vỏ não), nơi mà XANA sau đó dùng làm nới trú ẩn, bí mật thực hiện âm mưu thống trị thế giới.

Jeremie lập trình ra một loại virus để cài vào siêu máy tính của Tyron, nhằm tiêu diệt XANA. Tuy nhiên khi virus chưa được cài xong thì Tyron đã tắt siêu máy tính của ông ta, khiến nhóm chiến binh Lyoko (trừ Yumi) có nguy cơ bị kẹt trong thế giới ảo. Sau khi Tyron tắt máy tính, vùng không gian Cortex bị phá hủy, may mắn là nhóm bạn đã được hiện thực hóa trước khi rơi xuống đại dương số. Sau nhiệm vụ này, nhóm bạn càng trở nên thân thiết, họ quyết định tắt nguồn siêu máy tính và trở về cuộc sống bình thường.