Darling in the FranXX เกิดขึ้นในโลกอนาคตที่ห่างไกล ซึ่งมนุษย์อาศัยอยู่ในเมืองที่ได้รับการป้องกันอย่างดีจากการคุกคามของสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่า เคียวริว (Kyouryuu) เด็กๆ ถูกเลี้ยงดูขึ้นมาเพื่อปฏิบัติภารกิจการต่อสู้กับเคียวริวโดยใช้หุ่นยนต์ยักษ์ที่เรียกว่า Franxx ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของการต่อสู้และการแสดงถึงตัวตนของพวกเขา
เรื่องราวเน้นไปที่ Code:016 หรือ ฮิโระ อดีตนักบินฝีมือดีที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นความหวังของทุกคน แต่เมื่อเกิดความผิดพลาดในการปฏิบัติภารกิจ เขากลับถูกมองข้ามและเหมือนจะไร้ตัวตน จนกระทั่งเขาได้พบกับ Code:002 หรือที่รู้จักกันในชื่อ ซีทู หญิงสาวปริศนาผู้เป็นที่เล่าลือว่าเป็นนักบินที่แข็งแกร่งที่สุด แม้เธอจะมีชื่อเสียงในด้านการทำให้คู่หูของเธอต้องบาดเจ็บหรือล้มตาย แต่ ฮิโระ กลับสนใจและเลือกที่จะร่วมทีมกับเธอ เรื่องราวของพวกเขาจึงเริ่มต้นขึ้น เมื่อทั้งสองต้องร่วมกันต่อสู้และเรียนรู้ถึงความหมายของการมีชีวิตและความรัก
