Yıl 2012. Tokyo. Tüm Dünya, uzaylı ırk Mulian'ların saldırıları sonucu yok edilmiş ve Dünya nüfusu 23.000.000 kalmıştır. Ayato Kamina arkadaşlarıyla birlikte metroda yolculuk ederken, uzaylılar yine saldırır. Yardım bulmak için dışarı çıkan Ayato, yıkıntılar arasında sınıf arkadaşı Reika Mishima'yı görür. Onun yönlendirmesiyle başının üzerinde melek kanatları olan dev robot Rahxephon'u bulur.

Ancak gerçekler hiçte görüldüğü gibi değilir. Tokyo etrafını saran bir küreyle dış Dünya'dan ayrılmıştır, ve dışarıda zaman farklı ilerlemektedir. Ayato, insanlar, Mulian'lar ve kendisi hakkındaki gerçekleri öğrenmek üzeredir.