Suite au message reçu par le roi Mickey, Sora et Riku sont convoqués par Maître Yen Sid dans sa Tour Mystérieuse. Il leur annonce que suite à la disparition des deux précédents formes de Xehanort, le Sans-coeur dit "Ansem" (ennemi vaincu dans le premier épisode) et le Simili Xemnas (éliminé dans le second), Xehanort s'apprête à réapparaître. Il souhaite alors leur faire passer l'examen du Symbole de maîtrise, destinés aux porteurs de la Keyblade, afin qu'ils puissent être fin prêts pour le retour de leur ennemi. Sora et Riku devront ainsi, chacun de leur côté, pénétrer dans les sept mondes endormis et ouvrir leurs serrures. C'est qui leur permettra d'acquérir de nouveaux pouvoirs et de libérer ces mondes endormis. Ils seront pour cela aidés par les Avale-Rêves, entités bienfaisantes ayant l'apparence de créatures bariolées.

Avant que leur épreuve ne débute, Yen Sid leur narre également l'origine du conflit entre la lumière et les ténèbres. A l'origine, le Monde unifié était baigné d'une intense lumière grâce au Kingdom Hearts, lui-même protégé par la X-blade. Certains voulurent s'approprier cette lumière, ce qui engendra les ténèbres. Finalement, des armes à l'image de la X-blade furent façonnées, les Keyblades, et une guerre éclata pour s'approprier la lumière du Kingdom Hearts : la Guerre des Keyblades. Après cette guerre, le Monde se reconstitua en une multitudes de mondes séparés les uns des autres. Quant à la X-blade, elle fut brisée en vingt morceaux : sept de lumière et treize de ténèbres. Depuis ce temps, la lumière et les ténèbres coexistent.

Sora et Riku sont envoyés dans une version passée de l'Île du Destin où suite à une tempête en mer, ils se laissent emporter jusqu'aux mondes endormis. Dès lors, ils progressent chacun de leur côté à travers notamment la Ville de Traverse (où ils rencontrent les personnages issus du jeu Subarashiki Kono Sekai, "The World Ends with You" chez nous), La Cité des Cloches (du film Le Bossu de Notre Dame) ou encore Le Paradis des Garnements (du film Pinocchio).

Lors de son passage dans le monde de Quasimodo, Riku est interpellé par Ansem ainsi qu'une version rajeunie de Xehanort qui l'exhortent à embrasser les ténèbres en lui, sans succès. Sora quant à lui voit revenir à plusieurs reprises Xemnas, accompagné du jeune Xehanort, qui tente de le faire douter sur sa propre existence et la véracité de ses souvenirs. On apprend également que suite à la disparition de leur Simili, plusieurs disciples d'Ansem le Sage renaissent sous leur forme humaine : Ienzo, Dilan, Aeleus, Even et Lea (Axel). Ce dernier déjoue d'ailleurs l'enlèvement de Minnie par Pat et Maléfique, et retrouve le groupe de Mickey.

Après avoir trouvé les sept serrures des mondes endormis, Sora arrive à son grand étonnemment à Illusiopolis, l'ancien repère de l'Organisation XIII. Il y croise un Xigbar sur le retour et de nouveau de mèche avec Xehanort. On apprend qu'ils contrôlent le sommeil de Sora depuis le début de son initiation sur l'Île du Destin. Riku débarque à son tour à Illusiopolis et tente en vain de réveiller son ami emprisonné dans un cauchemar dont il pourrait ne plus pouvoir émerger. Xehanort lui explique qu'il a progressé en réalité dans les rêves de Sora depuis le départ puis tente une nouvelle fois de le convaincre de s'abandonner aux ténèbres qui sont en lui afin de pouvoir sauver son ami. Mais le garçon décide au contraire de les combattre.

Dans son rêve, Sora rencontre Aqua et Terra qui en appellent au Ventus qui sommeille en lui. En retrouvant Xigbar et Xemnas, il apprend que l'Organisation XIII n'a été fondé que dans un seul but : rassembler treize réceptacles vides pour y accueillir le coeur de Xehanort. Son entreprise ayant échoué, ce dernier tente désormais se procurer de nouveaux réceptacles, à commencer par Sora. Celui-ci affirme que même s'il n'a pas été choisi par la Keyblade, il est intimement lié à elle grâce à ses amis et à ceux qui vivent dans ses souvenirs.

Sora étant à bout de force, le jeune Xehanort se présente devant lui. Possédant plusieurs versions de lui-même parmi les réceptacles des ténèbres, Xehanort peut ainsi voyager dans le temps et anticiper les actions de Sora. Tandis que ce dernier sombre dans les ténèbres, une lueur surgit et le protège.

Toujours à la recherche de Sora, Riku débouche sur la salle aux trônes de l'Organisation XIII. Douze des réceptacles de Xehanort apparaissent alors, dont Sora, toujours plongé dans un sommeil profond. Riku ne doit son salut qu'à l'intervention de Mickey, mais après un affrontement acharné contre Terra-Xehanort, le Xehanort originel (celui auquel ont fait face Ventus, Aqua et Terra dans Birth by Sleep) fait enfin surface. Toutes ses manigances n'auront servi qu'à faire émerger les treize chercheurs des ténèbres de la légende, auquels seront confrontés les sept gardiens de la lumière : Mickey, Riku, Aqua, Ventus, Sora, Terra... à ceci près que ces deux derniers sont pour l'instant sous l'emprise de Xehanort. Sans compter qu'il en manque malgré tout un septième. La confrontation des treize chercheurs des ténèbres et des sept gardiens de la lumière permettra à Xehanort de s'accaparer la X-blade qu'il convoite depuis tout ce temps.

Tandis que Riku et Mickey sont en mauvaise posture et que Xehanort s'apprête à faire de Sora son treizième réceptacle, Lea intervient et le soustrait à l'action de l'ancien maître. Donald et Dingo surgissent enfin pour compléter le tableau et tout ce beau monde parvient à s'échapper.

Retour dans la réalité. Dans la Tour Mystérieuse, Sora sommeille toujours. Ayant ouvert les serrures dans les rêves de Sora, Riku est le seul capable de réveiller le coeur de Sora. Il plonge donc de nouveau dans ses rêves malgré les ténèbres qui pourraient le perdre. Il y affronte le Cauchemar de Sora, prisonnier de l'armure de Ventus. Après avoir verrouillé la serrure du coeur de Sora, Riku se retrouve sur l'Île du Destin, où il rencontre ceux qui sommeillent dans le coeur de son ami : Roxas, Ventus et Xion. Après avoir répondu à leur question, Riku retrouve Ansem le Sage. Ce dernier a enfoui en Sora l'ensemble de ses recherches, qu'il remet désormais à Riku afin qu'il puisse accomplir sa tâche. Selon lui, Sora, grâce à son coeur pur et à ceux auxquels il est connecté, est le seul à pouvoir sauver ses amis.

Grâce aux actions de Riku, Sora est réveillé. Malheureusement, il a échoué à l'examen du Symbole de maîtrise pour avoir manqué de devenir un réceptacle des ténèbres pour Xehanort. Quant à Riku, il est nommé Maître de la Keyblade pour avoir ouvert la dernière serrure et sauvé son ami. Tandis que Sora retourne auprès de ses Avale-Rêves pour les remercier de l'avoir aidé dans sa quête, Yen Sid dévoile à Mickey que les sept fragments de lumière issus de la X-blade doivent protéger les coeurs purs qui forment la source de la lumière, à savoir les sept princesses de coeur. Hélas, il leur manque toujours un gardien de la lumière... C'est alors que Riku, commissionné par Yen Sid, revient parmi eux, accompagné d'une jeune fille : Kairi.