In der futuristischen Stadt New Olympia Polis hat ein bemerkenswerter wissenschaftlicher Durchbruch zur Erschaffung von Elemon geführt, fantastischen Kreaturen, die jeweils aus verschiedenen chemischen Elementen bestehen. Der zehnjährige Leo Woods ist ein brillanter junger Erfinder, der davon träumt, in die Fußstapfen seines Helden, Professor World, zu treten, indem er selbst ein Elemon-Schöpfer wird. Eines schicksalhaften Morgens wird sein Traum Wirklichkeit, als er erfolgreich die Fähigkeit entwickelt, diese Elementarwesen zum Leben zu erwecken, und sich aufmacht, sein eigenes Elemon-Team aufzubauen.

Doch die Ankunft dieser unglaublichen Kreaturen bringt unmittelbare Gefahr mit sich. Eine mysteriöse Organisation namens Team Ninja versucht, Leos neu erschaffene Elemon zu entführen, um seine Technologie für ihre eigenen niederträchtigen Zwecke zu stehlen. Zusammen mit seinen Freunden Ela und Ryan muss Leo seine Kreationen beschützen, eine Bindung zu ihnen als Partner aufbauen und die chemischen Prinzipien meistern, die ihre Existenz bestimmen. Während sie durch ihre Interaktionen mit den Elemon die Grundlagen der Chemie erlernen, bestreitet das Trio Kämpfe gegen Team Ninja, die Action, komische Momente und bewegende Dramatik vereinen. Die zweite Staffel mit dem Titel ELEMON Breakthrough setzt dieses familienfreundliche Abenteuer fort, bei dem das Verständnis der Bausteine der Materie zum Schlüssel wird, um wahre Kraft zu entfesseln und jene zu vereiteln, die sie missbrauchen würden.