Jest rok 2015. Minęło 15 lat od Drugiego Uderzenia (Second Impact) - globalnego kataklizmu, który wymazał z powierzchni Ziemi połowę rasy ludzkiej. Aby obronić ludzkość przed przyszłymi atakami Aniołów, ONZ powołało do życia organizację NERV (umiejscowioną w Tokio-3) w celu stworzenia ogromnych bio-mechanicznych robotów znanych jako Evangeliony (pilotować je mogą tylko wybrane 14-letnie dzieci urodzone po Drugim Uderzeniu).

Shinji Ikari, syn dowodzącego NERV-em komandora Gendo Ikari'ego, przybywa na polecenie swojego ojca do Tokio-3, gdzie zostaje zmuszony do pilotowania Jednsotki 01, by walczyć z Aniołem Sachielem, który właśnie zaatakował miasto.

Shinji budzi się w szpitalu, nie pamiętając walki odbytej poprzedniej nocy. Jego ojciec nie chce się nim zająć, więc ostatecznie świeżo upieczony pilot Evy 01 trafia pod opiekę młodej i atrakcyjnej Misato Katsuragi, dowódcy operacji militarnych NERV-u. Dopiero w jej mieszkaniu przypomina sobie zapomniany pojedynek z Aniołem.

Shinji rozpoczyna naukę w nowej szkole w Tokio-3, gdzie poznaje swych rówieśników: Toji'ego Suzuharę, Kensuke Aidę i Hikari Horaki. Toji jest wściekły na Shinji'ego, ponieważ jego siostra mocno ucierpiała podczas potyczki Evangeliona z Sachielem. Nagle w mieście pojawia się kolejny Anioł, Shamshel.

Przerośnięty odpowiedzialnością pilotowania Evangeliona i wykończony psychicznym cierpieniem jakiego doznał podczas synchronizacji z Evą, Shinji ucieka z domu. Po krótkim czasie zostaje przechwycony przez agentów NERV-u, lecz rezygnuje z bycia pilotem Jednostki 01.

Evangelion Jednostka 00 zostaje w końcu naprawiona, po tym jak wpadła w stan 'berserk' podczas eksperymentu, który miał miejsce przed wydarzeniami z pierwszego odcinka. Shinji stara się lepiej poznać pilota Evy 00, Rei Ayanami, jednak dziewczyna okazuje się być bardzo zamknięta w sobie, odcięta od świata i pozbawiona przyjaciół, a jej przeszłość zdaje się nie istnieć. W tym czasie w Tokio-3 pojawia się trzeci Anioł, Ramiel.

Ramiel przebija się przez warstwy ochronne Tokio-3, aby dotrzeć do siedziby głównej NERV-u w GeoFroncie. Posiadając silną wiązkę energii niszczącą siły militarne wroga oraz bardzo silne Pole AT, Ramiel staje się przeciwnikiem, przeciwko któremu Evangeliony nie mogą podjąć bezpośredniej walki. W związku z zaistniałą sytuacją kapitan Misato Katsuragi opracowuje plan nazwany "Operacja Yashima", w którym Shinji jako pilot Jednostki 01 musi urzyć przeciwko Aniołowi działa pozytronowego; umieszczonego poza zasięgiem Ramiela i zasilanego energią z całej Japonii.

Dr. Ritsuko Akagi, główny naukowiec NERV-u, ujawnia Shinji'emu pewne informacje na temat Drugiego Uderzenia, Aniołów oraz misji Evangelionów w pokonywaniu ich. Tymczasem konkurekcyjna organizacja zdołała zbudować prototym olbrzymiego robota nazwanego Jet Alone, który ma oznaczać alternatywę dla używania Evangelionów w walce. W przeciwieństwie do nich, zależnych od zewnętrznego źródła zasilania lub krótkotrwałej baterii, Jet Alone został wyposażony we wbudowany reaktor nuklearny, dzięki czemu jego pole manewru było nieograniczone. Niestety podczas publicznej prezentacji robot wymyka się spod kontroli, grożąc wybuchem atomowym.

Misato zabiera Shinji'ego i jego przyjaciół, Toji'ego oraz Kensuke, na przelot do floty marynarki wojennej ONZ, która transportuje Jednostkę 02 wraz jej pilotką , Asuką, do Japonii. Opiekunem Asuki okazuje się być były chłopak Misato, Ryoji Kaji. Transport zdaje się przebiegać zgodnie z planem, do chwili gdy flotę atakuje morski Anioł, Gaghiel.

Asuka wprowadza się do Misato i Shinji'ego. Niedługo po jej przybyciu do Japoni pojawia się kolejny Anioł, Israfel. Jednostki 01 i 02 stają przeciwko niemu do walki, jednak gdy Anioł wydaje się być pokonany, dzieli się na dwie identyczne kopie po czym pokonuje obje Evy. Ostatecznie ONZ decyduje się unieruchomić Anioła bombami N². Dzięki temu Asuka i Shinji zyskują sześć dni na nauczenie się współpracy ze sobą.

Z niewiadomych przyczyn Tokio-3 zostało całkowicie pozbawione zasilania elektrycznego, zmuszając większość personelu NERV-u do pozostania w kwaterze głównej głęboko pod powierzchnią miasta. Niestety w tym samym czasie atakuje nowy Anioł, Matariel, który używa silnie żrącego kwasu by przedostać się do GeoFrontu.

Potężny Anioł, Sahaquiel, pojawia się na orbicie Ziemi, poza zasięgiem Evangelionów i bomb N². Anioł atakuje zrzucając na Ziemię drobne części swojego ciała, ciągle poprawiając celność i mierząć w jeden punkt: Tokio-3. w ostatecznym efekcie całe ciało Anioła spadnie na miasto w celu zniszczenia Tokio oraz GeoFrontu. W tym starciu wszystkie Evangeliony muszą połączyć siły by nie dopuścić do tak ogromnego kataklizmu.

Podczas testów synchronizacji pilotów z Evangelionami, bezpośrednio w kwaterze głównej NERV-u pojawia się następny Anioł, Iruel, który z początku zostaje wzięty za korozję. Ten Anioł okazuje się być złożony z milionów mikroskopijnych organizmów, które współpracują ze sobą w celu stworzenia żyjącego biologicznego komputera. Jego celem staje się system komputerów MAGI, który sprawnie przejmuje zmuszając go do rozpoczęcia procesu autodestrukcji.

Pierwszą część odcinka stanowi raport dotychczasowych (wydarzenia z odcinków 1-13) dokonań Gendo Ikari'ego, z którym zapoznaje się SEELE. W drugiej połowie dr. Ritsuko Akagi przeprowadza eksperyment polegający na zamienieniu Jednostki 00 i 01 pilotami. W czasie gdy synchronizacja Rei z Evą 01 przebiega sprawnie, synchronizacja Evy 00 z Shinjim okazuje się być błedem.

Niedługo po uczestnictwie z Misato i Ritsuko w ślubie wspólnych znajomych, Ryoji Kaji rozpoczyna prowadzić śledztwo przeciwko NERV-owi, chcąc odkryć prawdę ukrywaną przez tą organizację. Shinji i Toji zostają po zajęciach aby posprzątać klasę a Asuka udaje się na randkę w ciemno. Po krótkim czasie Misato odkrywa, że Ryoji jest szpiegiem, jednak ten pokazuje jej co NERV przed nimi ukrywa.

W mieście pojawia się nowy Anioł, Leliel, który wygląda jak czarno-biała kula unosząca się nad ziemią i rzucająca na nią swój cień. Wszystkie trzy Evangeliony przygotowują się do ataku, jednak Shinji łamie szyk, atakując jako pierwszy. W ostateczności zostaje wchłonięty wraz z Jednostką 01 w cień Anioła, który okazuje się być jego prawdziwym ciałem, pochłaniającym całe miasto.

Do kwatery NERV-u docierają informacje na temat katastrofy, do jakiej doszło w drugim oddziale tej organizacji umieszczonym w Nevadzie - NERV-02 w jednej sekundzie zniknął z powierzchni Ziemi wraz ze wszystkim co znajdowało się w odległości 89 kilometrów. Wypadek ten okazuje się być efektem próby zamontowania w nowej Jednostce 04 silnika S². Tymczasem do Japonii ma zostać przetransportowany Evangelion Jednostka 03, dla której wybranu już nowego pilota.

W trakcie lotniczego transportu Evy 03, Jednostka zostaje zarażona mikroskopijnym Aniołem ukrywającym się w chmurach. Podczas próby synchronizacji Evangeliona z pilotem, popada on w stan 'berserk' i natychmiast przekształca się w Anioła, Bardiela, który zmierza w kierunku Tokio-3. Evy 00, 01 oraz 02 przystępują do pokonania wroga, jednak gdy Shinji dowiaduje się, że ich przeciwnikiem jest zainfekowany Evangelion z pilotem uwięzionym w środku, nie chce podjąć walki.

Shinji, przerażony i emocjonalnie zdruzgotany walką Jednostki 01 z Bardielem, decyduje się ostatecznie odejść z NERV-u. Niestety, gdy opuszcza Tokio-3, pojawia się w nim nowy Anioł, Zeruel, który bez trudu przedziera się do GeoFrontu po czym niszczy Jednostki 00 i 02. Shinji, nie chcąc dopuścić do śmierci bliskich mu osób, powraca do NERV-u jako pilot Evy 01 by pokonać Anioła.

Podczas walki z Zeruelem Shinji osiągnął 400% synchronizacji z Evą co skończyło się 'wchłonięciem' go przez Jednostkę 01; jego ciało zmieniło się w płyn LCL pozostając wraz z jego duszą wewnątrz kapsuły wprowadzającej przez ponad 30 dni, podczas których Ritsuko robi co może by przywrócić go spowrotem do ludzkiego ciała.

Zastępca komendanta, Kozo Fuyutsuki, zostaje porwany i przesłuchany przez radę SEELE, która jest oburzona faktem wchłonięcia przez Jednostkę 01 modułu S², przez co nie potrzebowała już zewnętrznego źródła zasilania. W tym samym czasie Ryoji podejmuje dalsze próby odkrycia sekretów NERV-u. Podczas gdy Fuyutsuki jest przesłuchiwany, przypomina sobie sceny z przeszłości; m.in. to jak poznał Gendo Ikariego oraz Yui Ikari, oraz wydarzenia związane z Drugim Uderzeniem.

Po tym jak została pokonana przez kolejnego Anioła, Asuka drastycznie traci możliwość wysokiej synchronizacji z Evangelionem. We wspomnieniach dziewczyny zostaje ukazana jej przeszłość. Nagle pojawia się kolejny Anioł, Arael, umiejscowiony w przestrzeni kosmicznej, poza zasięgiem jakiejkolwiek broni ludzkiej. Rei zostaje wysłana w celu pokonania Anioła, jednak to Asuka na własną rękę rusza do boju. Niestety Anioł natychmiast nawiązuje z nią psychiczny kontakt.

Po psychicznym kontakcie z Aniołem, Asuka popada w głeboką depresję, ostatecznie tracąc mozliwość synchronizacji z Eva 02. Kolejny Anioł, Armisael, pojawia się w pobliżu Tokio-3. Podczas walki infekuje on Jednostkę 00 zmuszając Rei do dokonania autodestrukcji Jednostki.

Ponieważ Asuka staje się bezużytecznym pilotem, SEELE przysyła do NERV-u Kaworu Nagise, który ma ją zastąpić. Kaworu szybko nawiązuje przyjaźń z Shinjim. Niestety w ostateczności okazuje się być on Aniołem, który przejął kontrolę nad Evą 02 by przedostać się do Terminal Dogma. Shinji rusza za nim w pościg.

Rozpoczyna się pierwsza faza Projektu Dopełnienia Ludzkości, jednocząc wszystkie dusze ludzkie w jedną świadomość. Shinji, Rei, Misato i Asuka zmagają się z problemami egzystencjonalnymi.

Projekt Dopełnienia Ludzkości trwa. Shinji musi wybrać pomiędzy życiem w samotności a połączeniem się z innymi.