Más allá del siglo XXXII la humanidad ha sido capaz de modificar sus genes para poder realizar fotosíntesis y volverse andrógina. Sin embargo, se encuentra vagando por el espacio en una estación espacial llamada "Sidonia" tras la destrucción de la Tierra a manos de los gauna, una raza alienígena de cambiaformas. Tras localizar un nido de gauna, Nagate Tanikaze, un habitante de los niveles inferiores de Sidonia, ha sido convertido en piloto de Guardián, los robots de combate creados para lidiar con los gauna.