Berlatar di masa depan, manusia telah ribuan tahun menjelajah alam semesta dan telah ikut beraliansi yang dinamakan “Aliansi Manusia Galaksi” serta telah menemukan dunia yang subur dalam galaksi yang luas ini. Avalon, sebuah tempat tinggal yang menawan yang memiliki banyak energi dari surga yang dibangun diatas ilmu pengetahuan.

Namun tantangan umat manusia yang tak berujung masih berlanjut, terdapat makhluk yang bernama “Hideauze” mengancam umat manusia. Para prajurit dari aliansi manusia dari dulu berperang dengan mereka untuk menghancurkan mereka.

Bercerita tentang seorang Letnan bernama Ledo, ia beserta robot AI-nya (battle suit mecha) Chamber sedang melakukan pertempuran besar-besaran untuk menyerbu markas utama Hideauze. Tapi operasi penyerangan mereka gagal. Saat hendak mundur dari pertempuran melalui warmhole, Ledo beserta Chamber kehilangan kendali kemudian terpental dan mengalami distorsi ruang dan waktu.

Chamber secara otomatis menghidupkan program darurat hibernasi, setelah terbangun Ledo berada di planet asing yang ternyata merupakan planet Bumi. Planet yang dikira telah membeku ribuan tahun lalu. Umat manusia di bumi hidup dengan tinggal di atas kapal karena semua daratan telah tenggelam dan membangun kehidupan baru.

Ledo berada di salah satu kapal besar yang bernama Gargantia. Ledo yang berasal dari dunia teknologi serta hanya mengenal pertempuran harus beradaptasi di bumi. Bagaimanakah kisah selanjutnya?