Dans un futur post-apocalyptique dévasté, la Terre n’est plus qu’un désert en ruines. Les seules bastions qui restent à l’humanité sont des cités-forteresses mobiles appelées « Plantations ». Des bêtes gigantesques connues sous le nom de klaxosaures, les nouveaux prédateurs dominants de la planète, ont poussé l’humanité au bord de l’extinction, et à l’intérieur des murs des Plantations, la situation n’est guère moins désastreuse. Les humains n’aiment plus et ne se reproduisent plus : les adultes vivent dans une immortalité stérile tandis que les enfants sont considérés comme de simples parasites, créés artificiellement pour former des binômes et piloter les robots de défense géants des Plantations, appelés Franxx. Hiro, ancien enfant prodige, échoue au programme de pilotage après avoir perdu la synchronisation avec son copilote, et une décision fatidique de ne pas assister à la cérémonie de remise des diplômes de son groupe le met sur la trajectoire d’une jeune fille à cornes connue sous le nom de Zero Two, dont les copilotes finissent toujours par mourir. Elle qualifie Hiro de « chéri », mais que peut bien signifier ce mot dans un monde aussi dépourvu d’amour ?