Em um futuro distante, a humanidade sobrevive a bordo da gigantesca nave Sidonia, fugindo de criaturas alienígenas chamadas Gauna. Nagate Tanikaze, um jovem piloto talentoso, torna se a principal esperança da tripulação ao comandar um mecha de elite. Enquanto enfrenta batalhas intensas no espaço, ele descobre segredos sobre a origem dos Gauna e o passado da própria Sidonia. Entre conflitos políticos, sacrifícios e alianças improváveis, o destino dos últimos humanos depende de suas decisões em uma guerra que pode definir o futuro da espécie.