Di masa depan yang jauh, mayoritas manusia telah meninggalkan Bumi, dan Aliansi Kemanusiaan Galactic didirikan untuk memandu eksplorasi dan memastikan kemakmuran umat manusia. Namun, ancaman signifikan muncul dalam bentuk makhluk aneh yang disebut Hideauze, mengakibatkan perang antarbintang untuk mencegah kepunahan umat manusia. Berbekal Chamber, robot otonom, letnan 16 tahun Ledo dari Galactic Alliance bergabung dalam pertempuran melawan monster. Dalam pergantian peristiwa yang disayangkan, Ledo kehilangan kendali selama pertempuran dan diusir ke tempat yang jauh dari ruang angkasa, tabrakan pendaratan di Bumi yang tergenang air.
Di planet biru, Gargantia — armada besar kapal pemulung — datang melintasi Chamber dan mengambilnya dari lautan, mengira mereka telah menyelamatkan sesuatu yang bernilai. Mengira tindakan mereka sebagai permusuhan, Ledo menyelinap naik dan membawa seorang gadis kurir muda bernama Amy sandera, hanya untuk menyadari bahwa penduduk Gargantia tidak berbahaya seperti yang dia yakini. Dihadapkan dengan ketidakpastian, dan tidak dapat berkomunikasi dengan rekan-rekannya di ruang angkasa, Ledo berusaha untuk menyesuaikan diri dan menyesuaikan diri dengan gaya hidup baru. Tetapi hari-harinya yang damai akan segera berakhir, karena ada lebih banyak hal di planet yang tertutup samudera ini daripada yang terlihat.
