Sudah ratusan tahun berlalu sejak Gauna, sebuah ras alien asing dengan metode komunikasi yang tidak diketahui, mengancurkan tata surya. Sekumpulan manusia melarikan diri menggunakan “kapal bibit” yang sangat besar seperti Sidonia. Yang bisa mempertahankan kehidupan mereka yang terseret-seret diluar angkasa. Nagate Tanikaze adalah seorang anak muda yang tumbuh jauh di dalam bawah kapal itu. Saat dia latihan untuk menjadi pilot robot bersenjata yang dikenal sebagai Gardes, Nagate dipercayakan untuk memiloti sebuah unit legendaris yang dikenal sebagai Tsugumori. Nagate dan teman-teman pilotnya mempertaruhkan nyawa mereka melawan Gauna, dalam pertempuran dahsyat demi mempertahakan umat manusia!