La humanidad se prepara para librar la batalla final contra los klaxosaurios haciendo uso de su nueva arma, pero de repente aparece la princesa klaxosaurio.

En un futuro lejano, cuando la Tierra está en ruinas y la humanidad ha establecido una ciudad-fortaleza móvil bautizada como “Plantación”, unos pilotos viven en Mistilteinn, la “Jaula de pájaros”. Los niños viven allí sin conocer el mundo exterior ni la libertad. Su vida consiste en luchar y superar misiones contra unas formas de vida gigantes y misteriosas conocidas como Kyouryuu. Para enfrentarse a ellos, utilizan los robots Franxx. Un chico llamado Hiro está bautizado como Code:016 y, una vez, fue considerado un prodigio. No obstante, se ha quedado atrás y su existencia parece innecesaria. No pilotar un Franxx es igual a no existir. Un día, una chica misteriosa conocida como “Zero Two” aparece ante él y dos cuernos surgen de su cabeza.