La historia se desarrolla en un futuro donde la humanidad se enfrenta a la amenaza de los Klaxosaurios, unos seres gigantes que han devastado la Tierra. Como resultado, los supervivientes han sido forzados a vivir en enormes estructuras llamadas Plantaciones, donde se protegen de estos monstruos. En este mundo, los jóvenes son entrenados para pilotar mechas llamados Franxx, los cuales son la única defensa efectiva contra los Klaxosaurios. Estos mechas requieren que dos pilotos, un chico y una chica, trabajen en estrecha colaboración para operar eficazmente.