In questa nuova serie anime, oltre ai tradizionali duelli col Dueling Disk, alcuni duellanti si sfidano su particolari moto-dueling disk, chiamate "D-Wheel" e questi duellanti prendono il nome di "D-Wheeler". Yu-Gi-Oh! 5D's è ambientato nel futuro a Nuova Città di Domino. Diciassette anni prima, per colpa del malfunzionamento di un reattore, chiamato Ener-D all'interno della città, ha causato un forte terremoto che ha diviso la città in due parti: il Satellite, la parte fatiscente e colpita dalla povertà, e Neo Domino City, la parte più ricca e urbana. Il protagonista è Yusei Fudo, un ragazzo del Satellite. Fugge nella ricca città per cercare la libertà della sua gente e trovare Jack Atlas, il Re dei Duelli Turbo, nonché suo vecchio amico che lo ha tradito rubandogli due anni prima la Duel Runner e la carta Drago Polvere di Stelle, la quale rappresentava l'unica possibilità per Yusei ed i suoi amici di lasciare il Satellite

Maya Kitajima è una ragazzina orfana di padre che vive con la madre Haru in un modesto appartamento sopra il ristorante cinese dove la madre lavora. Considerata una pasticciona sempre con la testa tra le nuvole, si appassiona alla televisione e al teatro, facendo di tutto per assistere agli spettacoli. Un giorno viene notata casualmente da Chigusa Tsukikage, insegnante di teatro ed ex attrice di successo, che la vede intrattenere dei bambini recitando parti di uno sceneggiato. La donna scorge subito in lei un grande potenziale, così la prende come allieva nella sua compagnia teatrale