Num futuro distante, a terra está arruinada, e a humanidade cria a cidade-forte móvel Plantation. Lá existe Mistilteinn, também conhecida como 'gaiola', onde os jovens que vivem ali sem saber nada do mundo exterior são criados para serem pilotos de robôs chamados Franxx. Suas vidas consiste em lutar e realizar missões contra misteriosas formas de vida gigantes conhecidas como Kyouryu. Hiro, um menino chamado de Código: 016, já é conhecido como um prodígio. No entanto, ele ficou para trás, e sua existência parece desnecessária. Não pilotar um Franxx é o mesmo que deixar de existir. Um dia, uma misteriosa menina chama de 'Zero Dois' aparece diante dele...