Ayato Kamina era separato dalla ragazza che amava, Haruka Mishima, quando si è verificato un evento che si pensava avesse ucciso tutti al di fuori di Tokyo. Ma un giorno, tre anni dopo, gli invasori attaccarono improvvisamente la città. È stato allora che incontra un agente di TERRA, Haruka Shitow, che gli dice che gli darà la verità sul mondo. È l'inizio di una serie di strani eventi, che lo vedono attivare un mecha gigante, il RahXephon e scoprire che molte persone, tra cui sua madre, hanno sangue blu, e che in realtà viveva in una dimensione auto-racchiusa in cui il tempo scorre più lentamente di quello del mondo esterno.