Le supercalculateur X.A.N.A a mis en place une nouvelle attaque contre notre planète. Il a pris le contrôle de l’ours en peluche de la petite Milly, élève dans le même collège que nos héros. Non seulement l’ours prend vie et devient dangereusement agressif, mais il grandit aussi à vue d’œil, atteignant rapidement la taille d’un immeuble. La ville entière est menacée...

Alors qu'Odd tente de monter un nouveau groupe musical, XANA s'empare du système d'alimentation électrique de tout le collège. Menant l'enquête, nos héros comprennent que l'ordinateur diabolique compte ainsi faire exploser une centrale nucléaire. Un peu de concentration au cours de physique les aidera à tirer les bonnes conclusions ! Le danger est si grand qu'ils décident de révéler aux autorités l'existence de Lyoko, le monde virtuel qu'ils sont les seuls à connaître. Cette information est tellement énorme que personne n'accepte de les croire. Yumi, Aelita, Jérémy, Odd et Ulrich ne peuvent compter que sur leurs propres forces pour empêcher le feu nucléaire de s'abattre sur la ville.

Jérémy trouve le moyen de se faire coller pendant toute la durée des vacances. Il veut être présent au cas où XANA, le supercalculateur, déciderait de mettre au point une attaque pendant cette période. Sissi, qui soupçonne Jérémy d'activités clandestines, s'arrange pour être au collège pendant les vacances. Jim est chargé par le proviseur de chapeauter les deux jeunes gens. Jérémy avait raison de se méfier : XANA réussit à utiliser un produit très toxique dont la fumée envahit bientôt tout le collège et menace directement Jim et Sissi, reclus dans un petit réduit. Jérémy se retrouve seul pour lutter contre XANA, autant dire que la situation est désespérée.

Sissi utilise le journal intime d'Ulrich pour l'obliger à s'intéresser à elle. Dans ce journal, elle tient en effet la preuve des activités clandestines d'Ulrich et de l'existence d'un monde parallèle : Lyoko. Elle profite d'une sortie piscine pour passer à l'offensive. Mais ce n'est pas le moment pour Ulrich de ne pas être libre de ses mouvements : XANA s'est emparé du bus électrique du collège où il se trouve avec d'autres élèves. Devenu une prison roulante, le bus fonce sur le complexe chimique de la ville. Seules les prouesses d'Odd, Yumi et Aelita sur Lyoko peuvent arrêter le bus fou avant la catastrophe finale...

X.A.N.A a envoyé un virus sur Internet, toutes les banques de données sont perturbées. Si très vite les problèmes se règlent sans grande conséquence, le terminal des lignes ferroviaires a tellement souffert qu’il est impossible d’arrêter la course de deux trains qui vont se percuter.

XANA ne laisse pas un détail de la vie du collège lui échapper. Le proviseur a décidé d'agrandir le gymnase, et les bulldozers du chantier sont des armes que le supercalculateur ne tarde pas à récupérer. Nos héros doivent stopper cette nouvelle attaque avant que cette armée de métal ne dévaste l'usine et rende ainsi inaccessible leur laboratoire secret. Pendant la bataille menée sur Lyoko, Yumi bascule dans la mer numérique et devient ainsi virtuelle à jamais. Cruel dilemme pour Jérémy qui venait d'atteindre l'objectif de sa vie : matérialiser Aelita. Il n'y a qu'une seule tentative possible : ce sera Yumi ou Aelita...