Im Jahr 2015 wird Tokyo-3 von einem Engel angegriffen. Misato Katsuragi bringt Shinji zu der NERV-Basis, die von seinem Vater Gendo geleitet wird, den er aber kaum kennt.
Shinji steuert die EVA-Einheit 01, wacht aber im Krankenhaus auf, ohne sich an den Kampf zu erinnern. Misato hat Mitleid mit ihm und nimmt ihn bei sich auf.
Als sich an der Schule herumspricht, dass Shinji der EVA-Pilot ist, ist sein Klassenkamerad Toji sauer. Ein Engel taucht auf und Shinji muss wieder ins Gefecht.
Der letzte Kampf hat Shinji sehr mitgenommen. Er läuft von zu Hause fort und trifft Kensuke. Aber NERV bringt ihn zurück und Misato stellt ihn vor eine Wahl.
Es scheint, als hätte sich die Pilotin von Einheit 00 Rei Ayanami erholt. Aber sie hat keine Freunde, keine Vergangenheit und kein Interesse daran, Shinji kennenzulernen.
Als sich der 5. Engel in Richtung NERV bohrt, leitet Misato Operation Yashima: Der ganze Strom Japans wird umgeleitet, um Ramiel mit einer Positronenkanone auszuschalten.
Ritsuko erzählt Shinji von der geheimen, wahren Ursache des Second Impact. Dann beobachtet sie mit Misato den Test für eine Kampfmaschine, die den EVA Konkurrenz macht.
Shinji und seine Freunde begleiten Misato, um die EVA-Einheit 02 und ihre Pilotin Asuka auf See zu treffen. Misatos alter Freund Ryoji Kaji ist auch an Bord.
Asuka und Shinji bekämpfen einen weiteren Engel, aber der behält die Oberhand. Nun müssen sie in sechs Tagen lernen, synchron anzugreifen, wenn sie ihn zerstören wollen.
NERV erfährt von einem Engel, der im Zustand einer Larve in einem Vulkan schlummert. Mit einer Ausrüstung, die vor Magma schützt, soll ihn Asuka mit Einheit 02 bergen.
Ausgerechnet, als ein Engel auftaucht, herrscht in Tokyo-3 Stromausfall. Die EVA-Piloten müssen zum Hauptquartier gelangen, während NERV die Einheiten manuell einrichtet.
Da Gendo und Fuyutsuki in der Antarktis sind, übernimmt die eben beförderte Misato die Leitung, als ein neuer Engel über der Erde Tokyo-3 zu bombardieren droht.
Ein Engel unterwandert NERV und übernimmt sofort die MAGI-Supercomputer. Ritsuko will Iruel mit einem Programm zur Evolution zwingen, bis er sich selbst zerstört.
SEELE überprüft das Vorgehen von NERV und Gendo beim Dritten bis zum Elften Engel. Ritsuko führt einen Test durch, bei dem die EVA-Piloten die Einheiten tauschen.
Zum ersten Mal seit Jahren trifft Shinji seinen Vater am Grab seiner Mutter. Ritsuko, Misato und Ryoji sind auf eine Hochzeit eingeladen und Asuka hat ein Date.
Mitten im Kampf werden Shinji und Einheit 01 vom Schatten eines Engels verschlungen. Während NERV sie beide verloren glaubt, macht Shinji eine seltsame Erfahrung.
NERV-02 in Nevada und EVA-Einheit 04 sind wie vom Erdboden verschluckt. Einheit 03 ist auf dem Weg und Gendo befiehlt Ritsuko, einen Piloten dafür zu finden.
Einheit 03 trifft aus den USA ein, aber Shinji weiß immer noch nicht, wer der Pilot ist. Bei einem Test findet NERV heraus, dass Einheit 03 von einem Engel besessen ist.
Shinji ist nach dem Kampf völlig verstört und schwört sich, nie wieder ein EVA zu steuern. Er verlässt NERV erneut, aber gerade, als er gehen will, greift ein Engel an.
Als Shinji einen unerhörten Synchronisationswert erreicht, verschmilzt er mit Einheit 01. Während er eine außerkörperliche Erfahrung erlebt, versucht NERV, ihn zu bergen.
SEELE entführt Fuyutsuki und befragt ihn zu NERV und Gendos wahren Absichten. Dabei kommen vergangene Ereignisse ans Licht. Ryoji verschwindet.
Asukas Synchronisationswert fällt weiter, was ihrem Selbstvertrauen einen Knacks gibt. Entschlossen, ihren Wert zu beweisen, ignoriert sie im Kampf die Befehle.
Trotz ihrer Probleme soll Asuka Rei im Kampf gegen Armisael beistehen. Als sie versagt, wagt Rei einen verzweifelten Schritt, um Shinji zu retten.
Das Fifth Child Kaworu Nagisa trifft bei NERV ein, um statt Asuka Einheit 02 zu übernehmen. Er ist freundlich zu Shinji, steckt aber voller Geheimnisse.
Die Vollendung der Menschheit beginnt und die Seelen der Menschen verschmelzen. Die EVA-Piloten stellen sich dem Wesen ihrer Existenz, während die Realität sich auflöst.
Der Plan zur Vollendung der Menschheit läuft weiter. Shinji muss sich entscheiden, ob er alleine in der Welt leben will oder in Verbindung mit anderen.