Dans un lointain futur, le Terre est en ruines et l’humanité s’est retranchée dans une ville fortifiée mobile, Plantation. Un quartier, Mistilteinn, est dédié à la formation de jeunes pilotes qui ne connaissent rien du monde extérieur. Leur seul but dans la vie est d’apprendre à piloter des robots, les Franxx, afin d’affronter un mystérieux ennemi géant mais invisible. Parmi eux, Hiro (Code 016) était un enfant particulièrement doué, promis à devenir un grand pilote, mais qui a eu le malheur d'échouer ! Mis au rebut, son inaptitude à piloter le condamne à l'oubli. Un jour débarque une jeune fille appelée Zero Two dont le visage est orné de deux cornes. Elle le désigne d’office comme son nouvel équipier…