Di masa depan yang jauh, umat manusia telah didorong ke ambang kepunahan oleh binatang raksasa yang dikenal sebagai Klaxosaurus, yang memaksa manusia yang selamat untuk berlindung di kota-kota benteng besar yang disebut Perkebunan. Anak-anak yang dibesarkan di sini dilatih untuk mengemudikan mecha raksasa yang dikenal sebagai FranXX—satu-satunya senjata yang diketahui efektif melawan Klaxosaurus—dalam pasangan laki-laki dan perempuan. Dibesarkan untuk satu-satunya tujuan mengemudikan mesin-mesin ini, anak-anak ini tidak tahu apa-apa tentang dunia luar dan hanya mampu membuktikan keberadaan mereka dengan membela ras mereka.
Hiro, seorang calon pilot FranXX, telah kehilangan motivasi dan kepercayaan dirinya setelah gagal dalam tes bakat. Membolos dari upacara kelulusan kelasnya, Hiro mundur ke sebuah danau hutan, di mana ia bertemu dengan seorang gadis misterius dengan dua tanduk tumbuh di kepalanya. Dia memperkenalkan dirinya dengan nama sandi Zero Two, yang diketahui milik seorang pilot FranXX terkenal yang dikenal sebagai “Partner Killer.” Sebelum Hiro dapat mencerna pertemuan itu, Plantation diguncang oleh serangan Klaxosaur yang tiba-tiba. Zero Two melawan makhluk itu dengan FranXX-nya, tetapi makhluk itu rusak parah dalam pertempuran itu dan jatuh di dekat Hiro. Mengetahui partnernya tewas, Zero Two mengundang Hiro untuk mengemudikan mecha bersamanya, dan keduanya dengan mudah mengalahkan Klaxosaur dalam pertarungan berikutnya. Dengan partner baru di sisinya, Hiro telah diberi kesempatan untuk menebus kegagalan masa lalunya, tetapi berapa biayanya?
[Written by MAL Rewrite]