Satoshi e Pikachu chegaram a Miare City, na ilustre região de Kalos, para capturar mais Pokémon e continuar sua jornada para se tornarem os melhores. Enquanto isso, um genial inventor chamado Citron e sua irmã mais nova Eureka vagam pela cidade quando encontram Satoshi, que rapidamente os desafia para uma batalha. No entanto, eles logo são apanhados em um incidente perigoso quando a Equipe Rocket, seguindo Satoshi até Kalos, causa um tumulto de Gaburias pela cidade. Bem longe, na tranquila cidade de Asame, uma jovem chamada Serena se esforça para praticar equitação diária em Sihorn a pedido de sua mãe, uma competidora profissional de Sihorn. Após a prática, ela vê os acontecimentos que se desenrolam em Miare City na televisão, onde reconhece um menino de sua infância. Tendo deixado um impacto significativo em sua vida, a visão dele desperta nela o desejo de encontrá-lo novamente; e assim, Serena parte para Miare City, determinada a encontrar o menino de seu passado. Pokémon XY segue o grupo enquanto eles viajam por Kalos em busca de suas ambições - Satoshi desafiando ginásios Pokémon, Citron aprendendo com Satoshi e Serena procurando o que exatamente é seu sonho. Ao longo do caminho, eles encontram novos amigos, enfrentam novos rivais e continuam a frustrar os esquemas da Equipe Rocket, enquanto descobrem um pouco sobre os mistérios da mega evolução.