Satoshi và Pikachu đã đến Thành phố Miare của vùng Kalos lừng lẫy để bắt thêm Pokémon và tiếp tục hành trình trở thành người giỏi nhất. Trong khi đó, một nhà phát minh thiên tài tên là Citron và em gái Eureka của anh ta đi lang thang trong thành phố thì gặp Satoshi, người nhanh chóng thách đấu họ trong một trận chiến. Tuy nhiên, họ sớm bị cuốn vào một sự cố nguy hiểm khi Team Rocket, theo Satoshi vào Kalos, khiến một Gaburias hoành hành khắp thành phố.
Xa xôi trong thị trấn Asame yên tĩnh, một cô gái trẻ tên là Serena tập luyện cưỡi ngựa Sihorn hàng ngày theo lệnh của mẹ cô, một tay đua Sihorn chuyên nghiệp. Sau khi luyện tập, cô ấy xem các sự kiện đang diễn ra ở Thành phố Miare trên truyền hình, nơi cô ấy nhận ra một cậu bé từ thời thơ ấu của mình. Đã để lại ảnh hưởng đáng kể đến cuộc đời cô, việc nhìn thấy anh khiến cô khao khát được gặp lại anh; và vì vậy, Serena lên đường đến Thành phố Miare, quyết tâm tìm kiếm cậu bé trong quá khứ của cô.
Pokemon XY đi theo nhóm khi họ đi khắp Kalos để theo đuổi tham vọng của mình Satoshi thách thức các phòng tập Pokémon, Citron học hỏi từ Satoshi và Serena tìm kiếm chính xác ước mơ của mình là gì. Trên đường đi, họ gặp gỡ những người bạn mới, đối mặt với những đối thủ mới và tiếp tục ngăn chặn các âm mưu của Team Rocket, đồng thời khám phá một chút về những bí ẩn của quá trình tiến hóa lớn.