Cerita berseting di masa depan, di mana Bumi hancur, dan umat manusia mendirikan benteng yang dinamakan Plantation. Pilot yang dihasilkan di Plantation tinggal di Mistilteinn, yang juga dikenal sebagai “Sangkar Burung.” Anak-anak yang tinggal di sana tak tahu tentang dunia luar atau kebebasan. Mereka hidup dengan bertarung dan mengemban misi. Musuh mereka adalah makhluk raksasa misterius yang dikenal dengan nama Kyouryuu, dan anak-anak itu memiloti robot yang bernama FranXX yang ditujukan untuk melawan para monster itu. Bagi mereka, memiloti FranXX adalah bukti keberadaan mereka.