W świecie zniszczonym przez inwazję obcych i ich mechanicznych sług, resztki ludzkości schroniły się na Księżycu, tworząc armię androidów YoRHa do walki o odzyskanie Ziemi. Androidka bojowa 2B i zwiadowca 9S zostają wysłani na powierzchnię planety, gdzie odkrywają coraz bardziej niepokojące oznaki ewolucji maszyn oraz zaskakujące przejawy ludzkich zachowań wśród wrogów. W miarę jak konflikt się pogłębia, bohaterowie konfrontują się z bolesnymi prawdami o historii wojny, wyginięciu ludzkości i własnej roli w systemie opartym na kłamstwie. Każdy kolejny etap misji przybliża ich do brutalnej prawdy, prowadząc do tragicznych wyborów i podważenia sensu ich istnienia.