La storia si svolge a migliaia di anni nel futuro, quando l'umanità ha da tempo abbandonato la Terra, che ora è chiamata Lost Jerusalem, e ha fondato un impero stellare. La minaccia principale a cui l'umanità deve far fronte è l'apparizione di una razza aliena superpotente chiamata Gnosis. La storia riprende subito dopo gli eventi conclusivi della prima puntata. Shion Uzuki, la giovane ingegnere che ha progettato l'androide potente KOS-MOS, arriva con i suoi amici sul pianeta Second Miltia. Mirano a saperne di più sull'eredità del defunto genio scienziato Joachim Mizrahi, e sventare i piani degli enigmatici antagonisti Albedo e Margulis. Jin Uzuki, il fratello di Shion, che era stato menzionato solo nel primo capitolo, diventa un personaggio controllabile importante nel secondo episodio. Gran parte del contenuto della trama è dedicata all'esplorazione del passato e delle origini di Jr., nonché della sua connessione con Albedo.