Die Geschichte spielt in ferner Zukunft. Das Land ist ruiniert und die Menschheit errichtet die mobile Festungsstadt Plantage. In Plantation produzierte Piloten leben in Mistilteinn, auch als "Vogelkäfig" bekannt. Dort leben Kinder, die nichts von der Außenwelt oder der Freiheit des Himmels wissen. Ihr Leben besteht aus Kämpfen um Missionen. Ihre Feinde sind mysteriöse riesige Lebensformen, die als Kyōryū bekannt sind, und die Kinderpilotenroboter namens Franxx treten gegen sie an. Für die Kinder beweist das Fahren mit dem Franxx ihre Existenz.
Ein Junge namens Hiro heißt Code: 016 und war einst als Wunderkind bekannt. Er ist jedoch zurückgefallen und seine Existenz scheint unnötig. Ein Franxx nicht zu steuern ist dasselbe wie aufzuhören zu existieren. Eines Tages erscheint ein mysteriöses Mädchen namens "Zero Two" vor ihm. Zwei Hörner wachsen aus ihrem Kopf.
