Ayato Kamina a été séparé de la fille qu'il aimait, Haruka Mishima, lorsqu'un événement a eu lieu qui aurait tué tout le monde en dehors de Tokyo. Mais un jour trois ans plus tard, les envahisseurs ont soudainement attaqué la ville. C'est alors qu'il rencontre un agent de TERRA, Haruka Shitow, qui lui dit qu'elle lui donnera la vérité sur le monde. C'est le début d'une série d'événements étranges, qui implique qu'il active une mecha géante, le RahXephon et découvre que beaucoup de gens, y compris sa propre mère, ont du sang bleu, et qu'il vivait en réalité dans une dimension auto-entretenue où le temps se déplace plus lentement que celui du monde extérieur.