В далеком будущем человечество было доведено до грани вымирания гигантскими существами, известными как Клаксозавры, вынудив выживших людей укрыться в огромных городах-крепостях, называемых Плантациями. Дети, выращенные здесь, обучаются пилотировать гигантские мехи, известные как FranXX — единственное оружие, эффективное против Клаксозавров, — в парах мальчик-девочка. Выведенные с единственной целью пилотировать эти машины, эти дети ничего не знают о внешнем мире и могут доказать свое существование только защитой своей расы.
Хиро, подающий надежды пилот FranXX, потерял мотивацию и уверенность в себе после провала теста на пригодность. Пропустив выпускную церемонию своего класса, Хиро уединяется у лесного озера, где встречает таинственную девушку с двумя рогами на голове. Она представляется под кодовым именем Ноль Два, которое, как известно, принадлежит печально известному пилоту FranXX, известному как «Убийца напарников». Прежде чем Хиро успевает осмыслить встречу, Плантация сотрясается от внезапной атаки Клаксозавра. Ноль Два вступает в бой с существом на своем FranXX, но он получает тяжелые повреждения в стычке и падает рядом с Хиро. Обнаружив своего напарника мертвым, Ноль Два приглашает Хиро пилотировать меха вместе с ней, и