白紙になったはずの、これまでの冒険の記録がつづられたジミニーメモに、
「彼らの痛みをいやしに戻らなければならない」というメッセージが現れる。
王様はメッセージの意味を探ろうとするが、メモのデータを再現した世界はバグに侵されてしまっていた。
データの世界を修復する為、王様はデータの中のソラにバグを取り除いてもらうことを思いつく。

データ世界の「デスティニーアイランド」を冒険していたソラは、黒いコートを着た人物から、
傷をいやすには"鍵穴"を出現させなければならないことを教えられる。
ソラが「トラヴァースタウン」の鍵穴を出現させて、次の世界へ向かっているころ、
「ディズニーキャッスル」では、メモに新たなメッセージが現れていた。
城内にもハートレスが現れたことに異変を感じた王様は、自分たちがいつのまにか室内に閉じ込められていたことを知る。

ソラは再び黒コートの人物と遭遇する。
黒コートの人物を追って、たどり着いた場所はなぜか王様たちのいる部屋だった。
驚く一同に黒コートの人物、データ・リクも現れて事情を説明する。
メモがデータを保護するために、リクをバックアップとして選んでいたのだ。
そしてメモ自体ともいえるデータ・リクは、メモの謎を解くために、王様たちを部屋ごとデータ世界に取り込んだのだった。

その時、、データ世界と現実世界との道が何者かに奪われてしまう。
ソラは王様たちが現実世界へ帰る道を見つける為、再びデータ世界の修復に向かう。
道を奪ったのはマレフィセントの仲間であるピートだった。
ピートはマレフィセントとともにデータ世界から現実世界へ闇を送り込もうとしていた。
それを阻止しようとしたソラはマレフィセントにキーブレードを破壊されてしまう。
そしてリクまでもが連れ去られてしまう。

リクの救出に向かった王様を追ったソラはドナルド、グーフィーとの絆の力で、キーブレードを復活させる。
ピートはバグを植えつけたリクをソラに差し向けるが、ソラと戦ったリクはバグの影響で倒れてしまう。
リクを助けるために入ったリクのデータ世界で、ソラはマレフィセントを倒す。
そしてデータ世界そのものを消そうとしていた元凶である、ソラのハートレスバグを倒したことで、ジミニーメモが完全に修復される。
修復されたデータは初期状態に戻る、データ・ソラは王様と別れを交わし扉を閉じるのだった。

しかしジミニーメモのメッセージの謎は解けないまま現実世界に戻った王様たちに、再びデータ・リクから追加データが見つかったことを知らされる。
追加データを探る為に王様は再びデータ・ソラの力を借りることにする。
追加データの世界はソラの心に痛みを負わせる世界だった。
そして痛みを抱える覚悟をした時、ソラの前にナミネが現れる。

ナミネはソラの中には、"ソラに連なる者たちの痛みの記憶"があることを伝えるのだった。
ジミニーメモのメッセージはそれを伝えるものだった。
王様は彼らの痛みをいやして目覚めさせることを心に誓う。
王様がソラにあてて手紙を書いている。
手紙にはソラに連なる者の悲しみと、それをいやせるのはソラだけだと書かれていた。