После вторжения инопланетной расы Гауна на Землю большая часть человечества была уничтожена. Оставшиеся в живых эвакуировались на гигантские корабли-ковчеги, один из которых носит название «Сидония». Колония ведет кочевое существование в космосе, изредка останавливаясь для добычи ресурсов. Постоянные атаки Гауны вынуждают обитателей корабля находиться в состоянии перманентной обороны. Для противодействия угрозе научные и военные структуры Сидонии разрабатывают и внедряют специализированное оружие, а также готовят пилотов для его применения.

Нагате Таникадзе провел свою жизнь в изоляции на нижних технических уровнях Сидонии вместе с дедом. После смерти своего опекуна он вынужден покинуть привычную среду и интегрироваться в жизнь основного общества. Обнаруживается, что навыки пилотирования, которые Нагате приобрел, тренируясь на симуляторе, могут быть применены в реальных боевых условиях против Гауны. Его вовлечение в оборону колонии становится частью общей стратегии по защите последнего оплота человечества.