Satoshi i Pikachu dotarli do miasta Lumiose w słynnym regionie Kalos, aby złapać więcej Pokémonów i kontynuować swoją podróż, by stać się najlepszymi. Tymczasem genialny wynalazca o imieniu Citron i jego młodsza siostra Eureka spacerują po mieście, gdy napotykają Satoshi'ego, który natychmiast wyzywa ich do walki. Jednak wkrótce zostają wciągnięci w niebezpieczną sytuację, gdy Team Rocket, śledzący Satoshi'ego do Kalos, powoduje, że Gaburias rozpętuje spustoszenie w mieście. Daleko stąd, w spokojnym miasteczku Vaniville, młoda dziewczyna o imieniu Serena codziennie trenuje jazdę na Sihornach z polecenia swojej matki, która jest profesjonalną jeźdźcem Sihornów. Po treningu ogląda wydarzenia rozgrywające się w mieście Miare w telewizji i rozpoznaje chłopaka ze swojego dzieciństwa. Ponieważ pozostawił on znaczący ślad w jej życiu, widok niego budzi w niej pragnienie ponownej spotkania; więc Serena wyrusza do miasta Miare, zdeterminowana, by odnaleźć chłopaka z jej przeszłości. Pokemon XY towarzyszy grupie podczas podróży przez Kalos w dążeniu do ich ambicji – Satoshi wyzwań w Pokémon Gymach, Citrona uczącego się od Satoshi'ego oraz Sereny szukającej, czym dokładnie jest jej marzenie. W drodze poznają nowych przyjaciół, stają twarzą w twarz z nowymi rywalami i nadal pokrzyżowują plany Team Rocket, jednocześnie odkrywając nieco tajemnic mega ewolucji.