Bu hikaye uzak gelecekte yer alıyor. Karalar mahvolmuş, ve insanlık Plantation adı verilen hareket edebilen şehirler geliştirmiş. Plantation'ların içlerinde yetiştirilen Pilotlar ise Mistilteinn, veya "kuş kafesi" olarak bilinen yerlerde kalıyorlar. Burada yaşayan çocuklar dışarıdaki dünya ve gökyüzünün özgürlüğü hakkında hiçbir şey bilmiyorlar. Hayatları yalnızca savaşmak ve kendilerine verilen görevleri yerine getirmek. Savaştıkları düşmanlar ise Kyouryuu olarak bilinen gizemli yaşam formları, ve çocuklar ise bu düşmanlarla savaşmak için FranXX adı verilen robotları yönetiyorlar. Çocuklar için hayatın tek amacı, FranXX'leri yönetmek.
Hiro, Kod:016, adlı bir çocuk, bir zamanlar bir deha olarak bilinir. Fakat artık diğerlerinden geri kalmıştır, ve yaşamasının nedeni yok gibi hisseder. Bir FranXX yönetememeye yok olmak ile aynı anlamı yükler. Bir gün ise, alnında iki tane boynuz olan, "Zero Two" adında gizemli bir ile tanışır.
