Akcja anime zostanie umiejscowiona w odległej przyszłości. Ziemia jest zniszczona, więc ludzkość przeniosła się na wielkie konstrukcje poruszające się po lądzie, na fortece zwane Plantacjami. Dzieci, które są tu wychowywane, żyją „pod kloszem”, co oznacza, że nie wiedzą nic o zewnętrznym świecie. Całe ich życie kręci się wokół wykonywania przydzielanych misji. Ich wrogami są stwory zwane Kyōryū. Dzieci zamieszkujące Plantacje walczą z dziwnymi kreaturami, wykorzystując do tego roboty FRANXX. Bohaterem anime jest chłopiec o kodzie 016, jego pseudonim to Hiro. Choć miał wielki potencjał, nie dorównuje swoim koleżankom i kolegom. Nie może nawet pilotować robota, a co za tym idzie, jego obecność jest zbędna. Pewnego dnia na jego drodze staje dziewczyna z rogami, Code:002, określana mianem „Zero Two”. Czy Hiro da radę kierować robotem z Zero Two?