Las Plantaciones, fortalezas móviles donde se refugia lo que queda de la humanidad, son defendidas por los Parásitos, pilotos infantiles creados en laboratorio que combaten a los monstruosos klaxosaurios a bordo de enormes mecha llamados FranXX. Hiro, con el código 016, fue un prodigio admirado hasta que perdió la sincronía con su compañera y, con ella, su lugar entre los pilotos. Todo cambia cuando conoce a Zero Two, una híbrida de humana y klaxosaurio con cuernos cuyos compañeros nunca duran mucho, y que lo invita a pilotar a su lado.