故事发生在一个名为楢崎町的小镇上，这是一个拥有着神秘魔法力量的神奇小镇，在小镇的天空中，永远都挂着一道绚丽的彩虹，而在传说中，神明会实现居住在这个小镇里的人们每人一个愿望。 天海春彦（泰勇气 配音）是从小到大都生活自镇上的青年，一天，班上来了一个名为深峰莉子（清水爱 配音）的转校生，让春彦没有想到的是，这个女孩竟然是自己的义妹，他们在年龄很小的时候分开了，想不到命运的红线令两人于此时此刻重逢。莉子的出现让春彦的青梅竹马木之坂雾乃（宫崎羽衣 配音）感到了强烈的危机感，她一直默默的喜欢着春彦。
他们拥有梦想。 总有一天，飞向广阔天空的梦想。 知晓被玻璃遮盖的这片天空有多么遥远。 遥远的未来。 人类在荒废的大地上建设了移动要塞都市“种植园”，并讴歌着文明。 在那当中建造的驾驶员居住设施“米斯特汀”，通称“鸟笼”。 孩子们就住在那里。 对外面的世界一无所知。 对自由的天空一无所知。 他们被告知的使命，只有战斗而已。 敌人是一切都被谜团覆盖的巨大生命体“叫龙”。 为了对抗尚未见过的敌人，孩子们乘上被称为“FRANXX”的机器人。 他们坚信，乘坐其中，就是对自己存在的证明。 有一位曾被称作神童的少年。 代号016。名字是广。 但他现在却跌落谷底。 是不被人需要的存在。 如果没有乘上FRANXX，就如同不存在一样。 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。 “——找到了哦，我的DARLING”
21世纪。人类终于实现了与其他智慧生命体的接触。但，这一相遇却并非幸福之物。 从地冥界侵入的怪物，将大多数现代兵器无效化，人类的命运如同风中残烛。 但在同样为地冥界所苦的精灵环境条约机构的协助下，人类获得了起死回生的一着棋。那就是魔法少女。 获得强大魔力的少女，即使在身心多处负伤的同时，仍然将人类引导向胜利，并终于使大战结束。 但，这只不过是新的战争的开端而已。国际犯罪、无差别恐怖袭击、内战、纷争……。 魔法少女的战斗没有结束——
八坂真寻（喜多村英梨 配音）是一位单纯平凡的高中男生，某日，他在路上意外地遭遇到了不明生物的袭击，就在这生死存亡的危机时刻，一位银发少女从天而降，成功保护了真寻的性命。少女名叫奈亚子（阿澄佳奈 配音），据说来自外星球，奈亚子告诉真寻，自己是邪神化身，此次来到地球，正是为了保护真寻。 就这样，奈亚子开始了和真寻同进同出的生活。外表冷漠个性糟糕的变态少女克子（松来未佑 配音）、个性胆小害羞但拥有强大力量的莲太（钉宫理惠 配音），这些个性迥异的外星人们接二连三地出现在了真寻的身边，平静的生活就此彻底与真寻无缘！
