Солнечная система на грани уничтожения. Гигантские и жестокие Гауны нападают на любую планету, чтобы поживиться и утолить свою жажду крови. Человечество попыталось противостоять этим монстрам, но все попытки оказались напрасными. Они остались без шансов на победу и вынуждены были бежать, покидая свою родную Солнечную систему на огромных кораблях. На одном из таких кораблей, Сидонии, живут последние выжившие люди, которые уже много лет живут в закрытой системе, чтобы избежать новых нападений Гаунов. Этот корабль, который первоначально был создан для разведки, но после вторжения стал их единственным домом и надеждой на выживание. Со временем, жители Сидонии смогли создать новый и совершенный космический корабль, также названный в честь своего дома - Сидония.
Однако, жители Сидонии знают, что Гауны все еще существуют и в любой момент могут напасть на них снова. Именно поэтому капитан Сидонии, Акира Симидзу, назначает новобранца, Нагатэ Таникадзе, на пилотажное управление новым кораблем. Это решение в итоге помогает спасти Сидонию и ее обитателей от последнего нападения Гаунов, и дает возможность человечеству продолжить борьбу за выживание. Но Нагатэ не знал, что его прибытие на Сидонию затронет жизнь других людей на корабле, и он неожиданно оказывается в эпицентре последних событий. Встреча с Цумуги, загадочной и красивой девушкой, вызывает у него чувства, которые он никогда не испытывал ранее. Тем временем, Гауны продолжают свои нападения и Сидония готовится к последней битве за выживание человечества.