
Après avoir à peine échappé à une collision avec une gigantesque Gauna au prix de nombreuses vies humaines, Kobayashi, capitaine du vaisseau spatial Sidonia, est invitée à changer son paradigme politique. Une fois qu'elle a pris plein pouvoir, Kobayashi vise à éradiquer les Gaunas du système de Lem où les anciens Sidoniens ont récemment établi une colonie. Son ambition est justifiée par deux percées : le développement d'armes anti-Gauna très efficaces et à longue portée, et la création de Tsumugi Shiraui, la première chimère humaine-Gauna possédant une grande puissance destructrice. Face à l'hostilité à l'égard des chimères et à l'incertitude de son expédition militaire à grande échelle, Kobayashi fait appel à la nouvelle pilote d'élite Nagate Tanikaze. En raison de ses expériences personnelles avec Shizuka Hoshijiro et le placenta de Benisuzume, Tanikaze développe bientôt un lien étroit avec Tsumugi. Alors que la bataille finale contre l'adversaire le plus redoutable de l'humanité approche, Tanikaze tente de profiter des derniers jours de paix avec son amie Izana Shinatose, alors que Kobayashi poursuit secrètement le développement d'une arme expérimentale qui pourrait très bien conduire à la destruction complète de Sidonia.