Mucho después de que la mayor parte de la humanidad abandonara la Tierra, se estableció la Alianza Galáctica de la Humanidad para liderar la exploración y asegurar el futuro de la humanidad. Un grave peligro surge en forma de unas criaturas misteriosas conocidas como Hideauze, desencadenando un conflicto interestelar para salvar a la humanidad de la aniquilación. Ledo, que a sus 16 años forma parte de la Alianza Galáctica, se une a la lucha contra estos monstruos con su robot autónomo Chamber. Durante la batalla, Ledo pierde el control y es lanzado a través del espacio, estrellándose en una Tierra inundada.
En este mundo azul, Gargantia —una flota masiva de barcos de salvamento— descubre a Chamber y lo saca del mar, creyendo haber encontrado algo valioso. Malinterpretando sus acciones como hostiles, Ledo se cuela a bordo y toma como rehén a Amy, una joven mensajera, solo para darse cuenta de que la gente de Gargantia no es la amenaza que imaginaba. Sin posibilidad de contactar a sus camaradas en el espacio, Ledo lucha por adaptarse y encontrar su lugar en este estilo de vida desconocido. Sin embargo, sus días pacíficos no durarán, pues este planeta cubierto de océanos esconde secretos más profundos.