In der nicht allzu fernen Zukunft: Die Menschheit ist gezwungen, in mobilen Festungen, den sogenannten Plantations, Schutz vor ihrer bisher schlimmsten Bedrohung zu suchen. Die einzig effektive Waffe gegen die Bestien, die immer wieder die menschlichen Siedlungen angreifen, sind die Franxx, mächtige Kampfroboter, gesteuert von jeweils einem männlichen und einem weiblichen Piloten. Einer der Anwärter für die nächste Generation von Franxx-Piloten ist der einst als Wunderkind gehandelte Hiro, dem jedoch in letzter Zeit jeder Versuch, eine passende Partnerin zu finden, misslungen ist und der deshalb kurz vor der Ausmusterung steht. Als er die Startzeremonie schwänzt, um stattdessen in einem Wald seinen Gedanken nachzugehen, begegnet er dort einem gehörnten Mädchen, das sich als Zero Two vorstellt und ihm merkwürdig vertraut vorkommt …