Сюжет приключенческого аниме «Небесные тихоходы» переносит зрителя в альтернативный мир, где человечество научилось существовать без войн на земле, используя для этого небесное пространство. Войны в небе позволяют избежать кровопролития на земле, а люди живут мирной, спокойной жизнью, следя за баталиями в небесах по телевизору. Для непрекращающейся войны огромные межнациональные авиакомпании занимаются выпуском самых различных моделей самолетов, пилотирование которыми осуществляют пилоты-киборги — килдрены. Внешне они идентичны людям и больше похожи на подростков, но никогда не взрослеют и не стареют, а так же практически неуязвимы.
Одним из таких пилотов является Юити Каннами только что прибывший на военную базу в Европе, чтобы приступить к своему первому заданию. Его вызвали на замену погибшего пилота-килдрена, гибель которого окутана тайной. Теперь Юити предстоит бороться на стороне компании “Росток” против конкурента “Лаутерна”. Но не только воздушные бои беспокоят Юити, так же его беспокоит странная гибель предшественника и множество вопросов, связанных с прошлым и будущим.