La historia se desarrolla en un futuro lejano. La tierra está arruinada y la humanidad establece la plantación de la ciudad fuerte móvil. Los pilotos producidos dentro de Plantation viven en Mistilteinn, también conocido como la "jaula de pájaros". Los niños viven allí sin saber nada del mundo exterior ni de la libertad del cielo. Sus vidas consisten en luchar para realizar misiones. Sus enemigos son misteriosas formas de vida gigantes conocidas como Kyōryū, y los niños pilotean robots llamados Franxx para enfrentarse a ellos. Para los niños, montar el Franxx demuestra su existencia.
Un niño llamado Hiro se llama Código: 016, y una vez fue conocido como un prodigio. Sin embargo, se ha quedado atrás y su existencia parece innecesaria. No pilotar un Franxx es lo mismo que dejar de existir. Un día, una chica misteriosa conocida como "Zero Two" aparece ante él. Dos cuernos le salen de la cabeza.
