Setelah Bumi dihancurkan oleh makhluk hidup asing misterius yang dikenal sebagai Gauna, sisa-sisa umat manusia yang masih hidup melarikan diri ke luar angkasa dengan menggunakan kapal generasi besar Sidonia. Setelah melayang-layang di luar angkasa selama ribuan tahun, Sidonia mendapati dirinya kembali diserang oleh Gauna untuk pertama kalinya dalam satu abad.
Sekali lagi menghadapi ancaman kepunahan, kemenangan sementara melawan Gauna berhasil diraih berkat hibrida manusia-Gauna, Tsumugi Shiraui, dan pilot mekanisme Guardian, Nagate Tanikaze.
10 tahun kemudian… Penduduk Sidonia menikmati jeda sejenak. Hari-hari yang damai berlalu, di mana Tsumugi mulai menyadari perasaannya terhadap Nagate, yang sekarang dirayakan sebagai pahlawan Sidonia. Namun, seperti yang selalu diketahui oleh Kapten Kobayashi, selama Gauna masih ada, perdamaian tidak akan bertahan.
Keputusan telah dibuat: pertempuran terakhir, di mana nasib umat manusia yang masih hidup akan ditentukan. Saat akhir semakin dekat, akankah para kru dapat melindungi orang-orang yang mereka cintai?
