El año es 5012. Una repentina invasión de alienígenas y sus Seres Vivos Mecánicos casi extermina por completo a la humanidad. Los pocos supervivientes se refugian en la Luna y organizan un contraataque para retomar el planeta, pero llegan a un punto muerto debido a la infinita capacidad de multiplicación de las Vidas Mecánicas. Para superar el estancamiento, la humanidad crea YoRHa, una unidad de soldados androides. 2B, un androide, es enviado a la Tierra para reunirse con 9S y analizar los misteriosos fenómenos que encuentran allí.