Elvin e Rivaille cercano di scoprire l'identità del Gigante Femmina, ma i loro tentativi sono vani, dal momento che il nemico può indurire la propria pelle per impedire alle loro spade di estrarre l'individuo al suo interno. Jean, Armin e il resto della squadra di Rivaille capiscono che il piano di Elvin era quello di usare Eren come esca per far uscire allo scoperto la talpa all'interno dell'esercito. Frustrato dagli insuccessi, Rivaille minaccia di torturare il Gigante Femmina e la porta a lanciare un boato che richiama tutti i giganti nelle vicinanze. Nonostante i tentativi dell'Armata Ricognitiva di fermarli, le creature ignorano gli umani e si abbattono sul gigante divorandolo. Arrendendosi all'evidenza, Elvin interrompe la spedizione, ma intuendo che il nemico possa essere sfuggito ai giganti e aggirarsi ancora tra i ranghi dell'esercito, ordina a Rivaille di riunirsi con la sua squadra. Intanto la talpa, camuffata da membro dell'Armata Ricognitiva, attacca il team uccidendo Gunther.

Elvin avverte Hansie che è stato un errore credere che tutti gli umani in grado di trasformarsi in giganti fossero come Eren, quando il Gigante Femmina possiede delle abilità molto più sviluppate. Intanto la talpa si trasforma in gigante e insegue il resto della squadra di Rivaille. Eren vorrebbe trasformarsi a sua volta, ma i suoi compagni gli chiedono nuovamente di avere fiducia nelle loro abilità e di continuare ad avanzare. Petra, Erd e Auruo riescono ad accecare il Gigante Femmina e si apprestano a recidergli gli arti, quando l'avversario concentra le sue forze per rigenerare velocemente l'occhio destro e li uccide tutti. Alla vista dei suoi compagni morti, Eren si trasforma in gigante e comincia a combattere il nemico, attirando così l'attenzione di Mikasa e di Rivaille. Dopo un lungo scontro, il Gigante Femmina decapita il gigante Eren e ingoia il suo corpo umano. Mikasa cerca di fermarlo ma senza successo. In seguito viene raggiunta da Rivaille che le consiglia di seguire il nemico a distanza, dal momento che il gigante si sta stancando.

Rivaille e Mikasa inseguono il Gigante Femmina, e, dopo essersi resi conto che l'essere con ogni probabilità corre piano perché è stanco, decidono di attaccarlo. Mikasa capisce che il gigante è un esemplare intelligente, il cui compito è solo quello di catturare Eren, e per questo è convinta che il fratello sia ancora vivo. Lo scontro va a buon fine e il gigante è costretto, sotto i colpi martellanti di Rivaille, a sputare Eren. L'Armata Ricognitiva può quindi ritirarsi. Tuttavia durante il viaggio di ritorno, le truppe vengono attaccate nuovamente da giganti, attirati da due reclute che avevano cercato di recuperare il corpo di un loro amico annoverato tra i dispersi. Durante l'inseguimento, per sfuggire ai giganti sempre più numerosi, il carro che trasporta i cadaveri è costretto a disfarsi del carico, sfuggendo definitivamente alle creature. Eren si risveglia quando l'Armata Ricognitiva è prossima alle mura della città, e viene a sapere da Mikasa che il piano è fallito e che il Gigante Femmina è fuggito. I cittadini della città di Trost accolgono negativamente ciò che resta dei soldati partiti la mattina stessa, accusando la condotta del comandante Elvin. In seguito all'insuccesso della spedizione, Elvin e i suoi subordinati vengono richiamati nella capitale, dove si deciderà il passaggio di consegne di Eren.

Il Corpo di Gendarmeria del distretto di Stohess sul Wall Sina riceve l'ordine di scortare il convoglio dell'Armata Ricognitiva all'interno della capitale. Annie fa parte del reparto e, al momento di entrare a Stohess, viene segretamente chiamata da Armin in un vicolo laterale. Il giovane chiede il suo aiuto per far fuggire Eren dalla capitale e le rivela che il prigioniero nel convoglio è in realtà Jean travestito. Inizialmente la donna rifiuta, ma vedendo Armin implorarla e convincendosi di fare un'opera buona, finisce per accettare. I due si congiungono con Eren e Mikasa, e poi Armin li guida verso un tunnel sotterraneo. Annie rifiuta tuttavia di entrare, dal momento che ha notato uno strano comportamento nei suoi compagni e alcuni membri dell'Armata Ricognitiva che li spiano segretamente. Armin rivela quindi di sospettare che lei sia il Gigante Femmina, poiché l'Attrezzatura per il Movimento Tridimensionale che la donna aveva mostrato all'ispezione dopo l'assassinio di Sawney e Bean era in realtà quella di Marco e poiché il Gigante Femmina non l'aveva ucciso durante l'ultima spedizione, probabilmente riconoscendo in lui un amico. Con la sua identità ormai rivelata, Annie cerca di trasformarsi e, nonostante i tentativi dell'Armata Ricognitiva di fermarla, riesce a mutarsi in gigante grazie a una spina nascosta nel suo anello.

Alcuni giorni prima di essere scortato verso la capitale, Elvin e Armin rivelano a Eren di avere un piano per catturare la persona che credono si celi dietro al Gigante Femmina. Il giovane è scioccato quando i due gli dicono di sospettare proprio Annie. Nel presente Eren, Armin e Mikasa riescono a sfuggire al crollo del tunnel e sono inseguiti dal gigante. Eren prova a trasformarsi ma non vi riesce, alché Mikasa sospetta che il suo affetto nei confronti di Annie gli impedisca di volerla attaccare. Quando un nuovo crollo nel tunnel blocca i tre fuggitivi, Armin e Mikasa attirano il gigante lontano da Eren. Nel frattempo il comandante Nile Dawn del Corpo di Gendarmeria chiede spiegazioni a Elvin, ordinando ai suoi uomini di tenerlo sotto tiro. Mentre Mikasa e il resto dell'Armata Ricognitiva distraggono e cercano di catturare il Gigante Femmina, Armin e Jean cercano di liberare Eren dalle macerie. Armin tenta di convincere l'amico a combattere Annie, affermando che se non si è disposti a sacrificare qualcosa non si può cambiare niente. Pensando alle parole pronunciate da Armin e ricordandosi del suo odio per i giganti che hanno ucciso sua madre, Eren si trasforma in gigante e si getta furiosamente sul Gigante Femmina.

Eren e Annie in forma di gigante combattono per la città di Stohess, causando distruzione e morti tra i civili. Nel frattempo Elvin si assume la responsabilità dei danni che il suo piano ha causato, e viene arrestato, mentre al Corpo di Gendarmeria viene ordinato di evacuare i residenti. Dopo essersi scambiati diversi colpi, Eren si dimostra superiore all'avversaria, che cerca di fuggire scalando il Wall Sina. Mikasa però le taglia le dita e la fa precipitare. Durante la caduta Annie ricorda il padre, il suo insegnamento di odiare il mondo e la promessa che gli aveva fatto, di ritornare a casa. Eren gigante sembra intenzionato a mangiare Annie, quando, vedendola piangere, si ferma e la donna ne approfitta per ricoprirsi in uno spesso strato di cristallo e ibernarsi. Non potendo più essere interrogata, il piano è classificato come un fallimento e Elvin viene sottoposto a un'inchiesta governativa. Il comandante rivela che ha mantenuto il suo piano segreto per prevenire fughe di notizie, e che, nonostante le morti e la mancata possibilità di interrogare Annie, la missione ha fornito la prova che ci sono persone in grado di trasformarsi in giganti che vivono all'interno delle mura e che quest'informazione può rappresentare un punto di svolta per l'umanità per lanciare un contrattacco contro i giganti. Alla fine Elvin è assolto e Eren è mantenuto sotto la tutela dell'Armata Ricognitiva, che ottiene anche la custodia di Annie. Nell'epilogo, una parte del Wall Sina cede, rivelando la faccia di un gigante murato al suo interno.