Lấy bối cảnh hàng nghìn năm sau sự kiện của NieR, câu chuyện xoay quanh cuộc chiến giữa những người máy còn lại của nhân loại và một đội quân máy móc xâm lược từ thế giới khác. Sự bất mãn ban đầu của họ đã khiến dân số Trái đất chạy trốn lên Mặt trăng. Để giành lại hành tinh, nhân loại đã thành lập biệt đội "YoRHa", một đơn vị droid chiến đấu sẽ chiến đấu trong một cuộc xung đột phụ. Mặc dù thực tế là họ bị từ chối cảm xúc và không có tên thật, nhưng có thể nhận biết họ bằng thái độ khác biệt của họ. Các android được dẫn dắt bởi "Bunker", trụ sở của đội bộ binh tự động YoRHa trên quỹ đạo phía trên hành tinh, thiết lập một lực lượng phản kháng trên Trái đất để đẩy lùi máy móc.
