遥远的未来，因人类过度抽取地球资源，地球变得荒芜，不再适合居住，人类只好居住在移动要塞都市内，但时常需要外出获取无法产出的资源「熔岩燃料」，「熔岩燃料」的开采会吸引来半机械生命体「叫龙」，此时就轮到人类操对抗叫龙的「FranXX」机械人的出场了。究竟这些「叫龙」是敌是友，无从得知。少年阿广，驾驶部队代号016。他在少年时期被称作神童，如今却因无法驾驶「FranXX」，驾驶员生涯跌落谷底，是不被人需要的存在。在这样的广面前，某天，一位被称作02的神秘少女出现了。她的额头，长着两根艳丽的角。少女对广说：「终于找到你了，我的DARLING」。以此次偶遇为契机，广对驾驶机械人重新燃起了信心。