Ceritanya berlatarkan masa depan yang jauh. Tanahnya hancur, dan umat manusia mendirikan Perkebunan kota benteng bergerak. Pilot yang diproduksi di dalam Perkebunan tinggal di Mistilteinn, juga dikenal sebagai "sangkar burung". Anak-anak tinggal di sana tidak tahu apa-apa tentang dunia luar atau kebebasan langit. Kehidupan mereka terdiri dari berjuang untuk menjalankan misi. Musuh mereka adalah makhluk hidup raksasa misterius yang dikenal sebagai Kyouryuu, dan robot pilot anak-anak bernama FranXX untuk menghadapi mereka. Bagi anak-anak, mengendarai FranXX membuktikan keberadaan mereka. Seorang anak laki-laki bernama Hiro dipanggil Kode: 016, dan dia pernah dikenal sebagai anak ajaib. Namun, dia tertinggal, dan keberadaannya tampaknya tidak diperlukan. Tidak mengemudikan FranXX sama dengan tidak ada lagi. Suatu hari, seorang gadis misterius yang dikenal sebagai "Zero Two" muncul di hadapannya. Dua tanduk tumbuh dari kepalanya.
