Transcurre una distopía post-apocalíptica en la que unos seres gigantes llamados Klaxosaurios arrasan la Tierra y provocan que los sobrevivientes de la humanidad tengan que vivir en gigantescas fortalezas flotantes. Para enfrentarse a ellos se han creado los Franxx, unos enormes robots con forma femenina y pilotados por un dúo de chico-chica aislados del mundo y con ese único propósito en la vida.