O protagonista Nagate Tanikaze, nascido e criado na gigantesca nave espacial, treinou sozinho para se tornar um piloto de combate sem nem imaginar o destino que o aguardava. Nessa época, a humanidade se adaptou à vida no espaço. Entre as evoluções de nossa raça estão a capacidade de realizar fotossíntese e até de trocar de gênero quando acha o parceiro ideal.
Depois da morte de seu avô, Tanizake acaba selecionado para efetivamente se tornar piloto. Graças ao seu treinamento, revela-se um dos mais hábeis do esquadrão de defesa de Sidonia. Ao lado de seus companheiros, Tanikaze irá enfrentar um novo ataque dos Gaunas a bordo da lendária unidade Tsugumori .
O problema é que os gigantescos alienígenas não são a única ameaça. Ao mesmo tempo que luta em nome da sobrevivência dos seres humanos, o audaz piloto também terá de lidar com conspirações dentro do alto comando de Sidonia, perdas irreparáveis, traições e descobertas que poderão mudar a sua vida para sempre.