第3新東京市に降り立った少年・碇シンジを出迎えたものは、人類の存在をも脅かす驚異――使徒と国連軍との激しい戦闘であった。シンジは葛城ミサトの手引きにより、特務機関ネルフの本部へと向かう。そこで再会した父・ゲンドウは、汎用人型決戦兵器エヴァンゲリオンへの搭乗、及び使徒の殲滅をシンジに促すのだった。

EVA初号機に搭乗したシンジは、使徒との激闘の末、生還する。ミサトに引き取られる事になったシンジ。知らない町、知らない人々。そして、ミサトのマンションで彼が見たものも、知らない天井でしかなかった。シンジの脳裏をかすめる使徒との激戦の追憶。その先に彼が見たものは――。

新しい中学校に転入したシンジは、友人を作れないでいた。彼がEVAのパイロットであるという事が発覚し、ざわめき立つクラスメイト。EVAと使徒との戦闘で負傷した妹を持つトウジとの対立。シンジの気持ちは誰にも理解されないのか。そんな中、新たな使徒の襲来を告げる警報が、第3新東京市の空に鳴り響く。

新たな環境に馴染めぬシンジは、現実から逃避するようにミサトの元から去ってしまう。第3新東京市を、あてどなく彷徨するシンジ。クラスメイトのケンスケとの出会いは一時の安らぎを与えたが、翌朝、ネルフの大人達により連れ戻される。彼を待っていたものは、厳しい現実と、他人としてのミサトの冷たい言葉だった。

感情を表に出さず、他人と必要以上の接触をしようとしない少女・綾波レイ。シンジは、自分よりも父に近い位置にいる彼女に興味を持ち接近するが、彼女はシンジに心を開こうとはしない。父を信頼できないと云う彼をレイは非難し、頬を叩く。そんな中、使徒が第3新東京市に迫っていた。

第伍使徒の放った加粒子砲の直撃を受け、死線を彷徨うシンジ。一方、攻守共にほぼ完璧と云える能力を有する使徒に対し、ミサトは日本全国の電力を総動員し、極大エネルギーの陽電子砲によって、射程外からの超長距離射撃で撃滅する「ヤシマ作戦」を立案、実行に移す。勝利確率8.7%の戦いが、今、始まる。

ネルフのEVAに対抗し、日本重化学工業共同体は巨大人型自走兵器J.A.(JET ALONE)を建造。ミサトとリツコが出席した完成披露会場でJ.A.は、突如暴走を始める。動力源である原子炉の炉心融解の危機が迫る。ミサトは単独でJ.A.に乗り込み、プログラム消去のパスワードを入力しようとするが……。

ミサトとシンジら4人は、EVA弐号機を搬送中の太平洋艦隊へ。そこには、セカンドチルドレン、惣流・アスカ・ラングレーと、ミサトの元恋人の加持リョウジとの出会いが待っていた。強気で自己主張の強いアスカは、シンジをライバル視する。そこに第六使徒が来襲。アスカはシンジと共に弐号機に乗り込み、出撃するが――。

弐号機が一刀両断した第七使徒は2体に分離再生し、EVAを倒す。N2爆雷によって足止めに成功するも、再侵攻は時間の問題だった。2体の使徒を倒すのは、両方の核に同時に荷重攻撃を加えるしかない。ミサトはシンジ、アスカのコンビネーションを完璧にすべく、ユニゾンの訓練を開始する。

羽化前の第八使徒が浅間山の火口内で発見された。ネルフは使徒を生きたまま捕獲・回収する作戦、A-17を発令。3体のEVAのうち、唯一極地戦用特殊装備に対応可能な弐号機を駆り、アスカは火口へ降下する。だが、捕獲が終了したと思われた時、使徒が羽化を開始。灼熱のマグマの中で、アスカの孤独な戦いが始まった。

ある朝、第3新東京市は予期しない停電にみまわれ、都市機能は完全に停止した。ゲンドウと冬月は外部の人間による謀略と判断、マギとセントラルドグマの維持に奔走する。そこへ襲来する第九使徒。危機を察したシンジ達は、必死にネルフ本部へ向かう。そこで待っていたのは、ゲンドウが手動で待機させていたEVAだった。

大気圏外より自らを落下させて、ネルフ本部に直接攻撃を仕掛けようとする第拾使徒。本部で指揮を執ることになったミサトは、勝率0.00001%の作戦を提唱する。奇跡は起こしてこそ価値が出るもの、と言うミサトだが、リツコはそれを私的な復讐心だと指摘する。落下する第拾使徒、果たして奇跡は起こるのか?