Yu-Gi-Oh! 5D's se desarrolla en la Ciudad de Nueva Domino algún tiempo después de los hechos relativos a Yugi Muto y Jaden Yuki (posiblemente en el año 2021). Una nueva forma de duelo, "Turbo Duelo", (Duelo Montado) tiene lugar en motocicletas llamado "Corredores de Duelo" y utilizando la carta mágica de campo Mundo de Velocidad. Mientras que el duelo normal todavía existe, los Turbo Duelo se han convertido en una forma popular de entretenimiento para los espectadores que verlos en los estadios diseñados especialmente para esto parecidos a los estadios que La Corporación Kaiba posee.

En un futuro no muy lejano, dos organizaciones están en busca del arma definitiva: la Doji Heavy Industry desarrolla las máquinas más poderosas, mientras que la NSWF intenta crear seres humanos superiores a través de la manipulación genética. Ambas organizaciones intentan desarrollar el "Witchblade", un arma que sólo puede ser manejada por mujeres con grandes cualidades y con capacidad para controlar su poder al máximo. Después de que hayan transcurrido seis años desde el gran terremoto que dejó gran parte del planeta cubierto por agua, Amaha Masane y su hija Naoko deciden mudarse a Tokyo; lo que ellas no sabían es que allí las aguardan los oscuros poderes que encierran los "Witchblade" y un destino cruel e incierto...

Tras cientos de años escondidos, Mina Tepes, soberana de todos los vampiros desea un cambio. Usando la inmensa riqueza obtenida a lo largo de centenares de años, decide pagar la deuda externa de Japón a cambio de poseer un distrito propio cerca de la costa el cual se convertirá en el hogar de todos los vampiros. Ahora, en la víspera de la conferencia de prensa que anuncia la existencia de los vampiros al mundo, terroristas y las facciones rivales tratan de asesinar a Mina Tepes antes de que pueda anunciar la existencia de los vampiros.

Año 2xxx: el baloncesto se convierte en el deporte más popular de todo el universo. Se crea la "Liga Espacial". No hay ningún jugador de la Tierra, todos son extraterrestres con habilidades físicas increíbles. Preocupado por el futuro del baloncesto en la Tierra, un misterioso hombre mayor, Yoshimune, decide formar el equipo más fuerte que jamás haya existido en el planeta. Para conseguirlo, el protagonista de esta historia, Hideyoshi, de 14 años, deberá sorprender a los ojeadores que asistan a sus partidos. ¿Serán capaces de llevar la proeza a cabo?

Yui es una chica que acaba de comenzar el instituto y cuya ilusión es unirse a algún club, aunque no sabe a cuál. Mio y Ritsu son dos amigas de la infancia que llegan juntas al instituto y deciden unirse al Club de Música Pop, o al menos es lo que Ritsu quiere y con ello arrastra a Mio en contra de su voluntad. El club ha perdido a todos sus miembros y solamente quedan ellas dos como nuevas, si no consiguen a dos miembros más en menos de 10 días les cerrarán el club. La fortuna hace que una chica que buscaba otro club acabe uniéndose a ellas y la cuarta en unirse al club será Yui. La cosa es que Yui no tiene ni idea de tocar instrumentos, al contrario que sus 3 compañeras, así que comenzará desde 0 y con mucha ilusión a tocar la guitarra para que juntas puedan tocar como Dios manda.

Yui es una chica que acaba de comenzar el instituto y cuya ilusión es unirse a algún club, aunque no sabe a cuál. Mio y Ritsu son dos amigas de la infancia que llegan juntas al instituto y deciden unirse al Club de Música Pop, o al menos es lo que Ritsu quiere y con ello arrastra a Mio en contra de su voluntad. El club ha perdido a todos sus miembros y solamente quedan ellas dos como nuevas, si no consiguen a dos miembros más en menos de 10 días les cerrarán el club. La fortuna hace que una chica que buscaba otro club acabe uniéndose a ellas y la cuarta en unirse al club será Yui. La cosa es que Yui no tiene ni idea de tocar instrumentos, al contrario que sus 3 compañeras, así que comenzará desde 0 y con mucha ilusión a tocar la guitarra para que juntas puedan tocar como Dios manda.

Yano Motoharu tiene 2 de cada 3 chicas conquistadas en clase, es habilidoso en todo lo que quiera llevar a cabo, y es muy popular dentro de su curso. Sin embargo, esconde un amargo pasado… Nana (Nanami Takahashi) al principio se obliga a sí misma no hacerle ningún caso, sin embargo, no puede evitar comenzar a sentir algo por él. Al acercarse más a Yano, Nana descubrirá que su anterior novia falleció en un accidente de tráfico mientras se encontraba con otro hombre, hecho que evitó que Yano no volviese a sentir amor hacia otra persona. Nana deberá entonces afrontar todo tipo de obstáculos para llegar al corazón de Yano, y al llegar a él, deberán luchar por sus sentimientos mucho más allá de los recuerdos.