L'histoire prend place dans un avenir lointain. Il ne reste plus rien sur Terre à part des ruines, l'humanité a donc construit Plantation, une ville fortifiée mobile.

Des pilotes de mecha sont entraînés dans cette forteresse mobile et vivent dans Mistilteinn, aussi connu comme la cage à oiseaux (birdcage). Ces adolescents ne connaissent rien au monde extérieur et à la liberté. Ils vouent leur existence à vaincre une mystérieuse forme de vie géante nommée Kyōryū à l'aide de leurs mechas connu sous le nom de Franxx.