В далёкую эпоху человечество балансирует на грани уничтожения после того, как колоссальные хищники, названные Клаксорами, разорили планету, заставив остатки укрыться в высотных цитаделях, известных как Плантации. Внутри этих бастионов молодёжь готовится управлять гигантскими мехами, названными FranXX — единственными оружиями, способными победить Клаксоров; они парятся как мужские и женские партнёры. Подготовленные исключительно для этой миссии, эти юноши остаются невежественными о мире за стенами, выживая лишь благодаря защите своего рода.
Хиро, надежный претендент на FranXX, потерял мотивацию и уверенность после неудачного теста способностей. Пропустив церемонию выпуска своего класса, он уединяется в отдалённом лесном озере, где встречает загадочную девушку с двойными рогами на голове. Она раскрывает себя как Зеро Ту, кодовое имя, связанное с известным асом FranXX, известным как "Убийца партнёров". Прежде чем Хиро успеет осмыслить это открытие, внезапно в Плантации начинается атаку Клаксора. Зеро Ту сталкивается с зверем в своём FranXX, получая серьёзные повреждения и разбиваясь рядом с Хиро. Узнав о гибели своего партнёра, Зеро Ту приглашает Хиро сесть на борт, призывая его совместно управлять кабиной. Вместе они легко отгоняют Клаксора. С новым союзником рядом, Хиро находит путь к искуплению за свои прежние недостатки — но истинная цена их жертвы остаётся окутанной тайной.