La historia se sitúa en el planeta Tierra, en un futuro distante y distópico donde las personas construyen sus hogares y hacen su vida en aldeas subterráneas. A causa de esto viven en miedo constante por los ocasionales terremotos y derrumbes, que vienen sucediendo desde hace ya cientos de años.
Un día, un chico huérfano de la aldea Jiiha llamado Simón, encuentra un pequeño y brillante taladro mientras trabajaba cavando para expandir su aldea; al regresar de la excavación, Kamina, un tipo que cree en la existencia de la superficie, le persuade de que se una a su banda para atravesar el techo y abandonar la aldea. En ese momento se produce un terremoto y el techo se derrumba, causado por la caída de un enorme robot.
Kamina ahora está seguro de que existe un mundo sin explorar encima de ellos y temerariamente empieza a enfrentarse al robot. En ese momento, una chica aparece desde la superficie con un rifle, su nombre es Yoko, ella había estado siguiendo al robot conocido como Gunmen. Es entonces cuando Simón decide enseñarles un descubrimiento que había hecho: un peculiar robot cuya cara es también su cuerpo, ahora llamado Lagann y que posteriormente se activaría con el taladro que Simón había encontrado.
Tras vencer al Gunmen y subir a la superficie, descubren que estos son los causantes de los terremotos bajo tierra como lo que mataron a los padres de Simon, son robots controlados por Hombres Bestias que se dedican a aterrorizar a los humanos en la superficie, así que deciden iniciar un viaje para terminar la batalla entre humanos y hombres bestias.
En la escuela Católica de Santa Cronica, Kodaka Hasegawa es un chico que lleva solo un mes en el colegio y que ha tenido una suerte difícil para hacer amigos debido a su apariencia de delincuente, la cual incluye cabello rubio natural y sus ojos fieros, rasgos que heredó de su padre japonés y su difunta madre inglesa. Un día, se encuentra con su compañera de clase llamada Yozora hablando energicamente, quien es famosa en su escuela por ser hermosa y lista, pero insociable.Yozora le explica que habla con su amiga imaginaria ya que siempre ha tenido dificultad para sociabilizar. Varios días después le revela a Kodaka que gracias a su charla se inspiró para crear un club después de la escuela para el único propósito de hacer amigos y lo arrastra para formar un club contra su voluntad, y así, el "Club de los Vecinos" es creado oficialmente. Otros cinco miembros se unen pronto al club, comenzando con la ídolo de la escuela, Sena Kashiwazaki, quien tiene un montón de admiradores masculinos, pero ninguna amiga. La hermana menor de Kodaka, Kobato, quien está en la división de la escuela media de Santa Crónica y es un fan del anime oscuro. Kusunoki Yukimura es un estudiante de un año inferior a Kodaka, quien trata de convertirse en un hombre varonil a pesar de tener la apariencia de una chica. Maria Takayama una maestra genio de 10 años de edad y monja en la academia que se convierte en la consejera del club. Rika Shiguma una estudiante de año inferior y un genio muy conocido, aunque tiene un lado pervertido.
Trata sobre un semi-hikikomori llamado Takumi Nishijo de 17 años residente de Shibuya que se ve rodeado de incidentes tales como homicidios, suicidios colectivos, etc, eventos que son enmarcados dentro de lo que se denomina "New Generation" o Nueva Generación. Con extraños mensajes llegados a su computadora a través del chat de un juego MMORPG llamado Empire Sweeper (llamado también Universo EMS), donde es conocido con el nickname de Knight Heart el más grandioso de los jugadores, en donde otro de los jugadores, en primera parte uno con sobrenombre "Shogun" le muestra algunas imágenes de los incidentes de la "New Generation" incluso antes que estos ocurran. De esta manera Takumi se ve involucrado en la causa, origen y solución de los eventos. Durante el transcurso de la serie Takumi sufre trastornos psíquicos como pérdidas de memoria y neurosis.