Tem se passado mil anos desde a Gauna, uma raça alienígena estranha com nenhum método conhecido de comunicação, destruiu o sistema solar. Uma porção da humanidade conseguiu escapar usando enormes naves como a Sidonia, que lhes permitiu manter a população enquanto deriva pelo espaço. Nagate Tanikaze é um jovem que tem sido criado nas entranhas do navio. Quando ele entra em formação para pilotar as grandes armas robóticas, ele é encarregado de pilotar a unidade lendária conhecido como Tsugumori. Nagate e seus companheiros pilotos colocam suas vidas em jogo contra o Gauna, na batalha final para a sobrevivência da humanidade!