Синдзи просыпается в саркофаге. Он прикован к каталке, и охранники в неизвестной форме с синими беретами его недвусмысленно опасаются. Незнакомая девушка задаёт вопросы о том, помнит ли он, кто он такой. Синдзи вспоминает последние минуты событий второй части.
Каталку привозят в помещение, отдалённо напоминающее командный центр Nerv, но явно другое, где Синдзи встречает Мисато, Рицуко и нескольких других героев командного состава Nerv. Все они выглядят значительно изменившимися, повзрослевшими и постаревшими. Синдзи пытается задавать вопросы, которые по большей части игнорируются. Вскоре он замечает на своей шее устройство, пульт от которого находится у Мисато. Синдзи пытается спросить, что это, но этот вопрос так же остается без ответа. Мисато нажимает кнопку на пульте, на ошейнике появляется символы, а устройство подтверждает, что Синдзи всё ещё человек. Синдзи получает некоторую свободу, но в этот момент начинается столкновение с ангелом.
С некоторым недоумением мы обнаруживаем, что находимся, где то в Арктике или Антарктике, где огромная флотилия боевых кораблей и авианосцев ведёт бой с новым подводным ангелом. Во главе флотилии — летающий корабль Wunder, использующий реакторы S2 и способный генерировать AT-поле (в качестве ядра корабля выступает Ева-01), в котором и находятся герои.
Синдзи спрашивает, что ему делать. Он хочет помочь, но Рицуко очень холодно отвечает, что он и так сделал достаточно.
Происходит морское сражение, где Мари и Аска, используя подводное снаряжение для Евангелионов, запускают S2-реактор корабля и поднимают всю флотилию и ангела, прицепившегося к флагману, в воздух. Wunder из главных оружий уничтожает ангела, который несколько похож на создания, с которыми Мари и Аска уже встречались в космосе.
Когда всё немного утихает, Синдзи отводят в комнату для допросов. Там он наконец знакомится с девушкой-лейтенантом, которая его сопровождает. Это Судзухара Сакура, сестра Тодзи. Синдзи несколько дезориентирован происходящим, так как во время второй части Сакуре было всего 7 лет, а сейчас ей за двадцать. К шоку Синдзи, с момента событий второго фильма прошло 14 лет и только сейчас его удалось извлечь из Евы-01. Синдзи также сообщают, что его синхроуровень равняется нулю и он никогда не сможет пилотировать Еву.
Синдзи пытается выяснить, что стало с Аянами Рей, ведь он помнил, как спас её. Однако ему сообщают, что единственной вещью в контактной капсуле, которую удалось извлечь, был кассетный плеер. Он не представляет никакой ценности и поэтому его возвращают Синдзи.
В комнату заходит Аска, которая, похоже, совершенно не изменилась. Аска совершенно не рада видеть Синдзи. Она очень быстро срывается и демонстрирует нечеловеческую силу, практически разбивая бронированное стекло ударом кулака. Аска выглядит несколько раздосадованной своим эмоциональным всплеском и говорит, что собиралась сдержаться, но не смогла при виде Синдзи. На вопрос, почему она не изменилась за 14 лет, Аска сообщает, что это проклятие Евы.
Никакой дополнительной информации в фильме не дается, но подразумевается, что пилоты Евангелионов не стареют. Синдзи растерян и расстроен, все относятся к нему с неприязнью, отрицают тот факт, что он спас Аянами Рей. В этот момент он вдруг слышит голос Аянами в своей голове, которая ищет его. Он откликается, и в этот же момент стена разлетается и в комнату просовывает руку Ева, внешне похожая на Еву-00, и просит Синдзи присоединиться к ней.
Все корабли открывают огонь на поражение. Синдзи шокирован, что силы Мисато атакуют Еву. На что Мисато отвечает, что они больше не часть Nerv, а враждебная Nerv организация Wille. Становится очевидно, что план комплиментации человечества известен силам Мисато, поэтому они стремятся уничтожить другие Евангелионы Nerv. Несмотря на то что Судзухара Сакура умоляет Синдзи не идти с Аянами, Синдзи, обиженный холодным отношением Мисато и персонала Wille, а также убеждённый, что его обманывали насчёт Рей — ведь вот она, живая — вступает в стальную ладонь Евы. Последнее, что он слышит прежде чем отключиться, это Сакура, которая умоляет его никогда больше не пилотировать Евангелион.
Мари, которая всё ещё находится в пилотском кресле Евы-4, пытается остановить вражескую Еву и выстрелами из пистолета сносит Евангелиону голову, однако это никак не влияет на его работоспособность и неизвестная Ева отращивает ракетные двигатели (показывая, что сходство с Евой-00 лишь внешнее) и улетает. Мисато собирается активировать бомбу в ошейнике Синдзи, однако, несмотря на требования Рицуко, колеблется несколько секунд и устройство оказывается вне зоны доступа.
Синдзи приходит в себя в штаб-квартире Nerv, рядом с ним находится Рей-9 — пилот Евы, которая его спасла. Синдзи встречается с отцом, который поседел, потолстел и теперь не снимая носит очки, как киль Лоренц из оригинального сериала. Командующий Икарии ничего особенно Синдзи не объясняет и говорит, что когда наступит время, ему придётся ещё раз сесть в пилотское кресло Евангелиона.
На протяжении следующих 40 минут темп повествования резко падает. Синдзи бродит по руинам разрушенной штаб-квартиры, постепенно узнавая крупицы прошлого. В частности, Синдзи узнает, что третий удар всё-таки произошёл и Токио-3 был уничтожен, очевидно, со всеми жителями. Синдзи осознаёт, что он, вероятно, ответственен за гибель всего населения города, включая своих одноклассников и друзей. Синдзи пытается найти утешение в мысли, что он хотя бы спас Аянами. Он находит Рей-9 в центральной догме. Однако серийная Рей не более чем бездушный клон. Рей живёт в комнате, отгороженной полотном, подобно больничной палате. Не имя собственной воли, обнажённая Рей-9, подобно машине, ждёт приказов в своей комнате. Даже одежду (контактный комбинезон, другой у неё нет) она надевает после просьбы Синдзи. Всё ещё не понимая, кто такая Рей-9, Синдзи думает что это та же самая Рей, которую он пытался спасти в конце первого фильма. Синдзи пытается растормошить, Рей-09 он приносит ей любимые книги Рей, которую он знал, пытается разговорить её, но всё напрасно. В конце концов сильно постаревший Фьюцеки за игрой в Го объясняет Синдзи, кто такая Рей и что Рей — это серийные клоны его матери, которые не более чем сырьё для серийных Евагелионов.
В крайне подавленном состоянии Синдзи сближается с Каору — ещё одним жителем этого странного места. Каору чинит поломанный плеер Синдзи и учит его играть на рояле, который стоит в одном из заброшенных и полуразрушенных помещений геофронта. Отношения Каору и Синдзи ещё более платонические и отстранённые, чем в оригинальном сериале. И всё же Синдзи находит утешение в человеке, которого он считает другом. Синдзи живёт в постоянном страхе — за прошлое, за будущее, за бомбу у себя на шее, которую он не может снять. Однако каору без особых усилий снимает ошейник и надевает на себя. Мотивы этого поступка не совсем понятны, однако этим он пытается приблизиться к Синдзи и успокоить его.
Наконец, неопределённое время спустя, Ева-13 завершена. Ева-13 — особенный Евангелион, который могут пилотировать двое, создан специально для ритуала. Несмотря на свою нулевую синхронизацию Синдзи без труда управляет Евангелионом, он даже рад что наконец может быть хоть чем-то полезен для других. Вместе с Рей-9, которая пилотирует Еву-9, Ева-13 с Синдзи и Каору спускаются в конечную догму, где находят обезглавленное тело Лилит, проткнутое двумя копьями.
Командующий Икарии приказывает Синдзи и Каору извлечь копья и начать четвёртый удар, который исправит мир. За 14 лет члены SEELE больше не существуют в виде людей, а их сознание перемещено в монолиты. Как часть ритуала, Фьюцеки отключает монолиты, очевидно убивая SEELE или принося их в жертву. Синдзи и Каору уже почти готовы выдернуть копья из Лилит, когда в терминальную догму вторгаются силы Wille с Евами Аски и Мари. Между ними и Евагелионом Рей и Синдзи завязывается бой. Аске почти удаётся победить Еву-13, однако у неё кончается энергия. Пока Мари вставляет новую батарею в Еву-2, Синдзи и Каору удаётся вывести Еву Мари из строя и добраться до Лилит. Синдзи хочет выдернуть копья и завершить ритуал, однако Каору полон сомнений, что-то явно не так. Несмотря на колебания Каору Синдзи выдёргивает копья, и тело Лилит распадается в LCL.
В сражение включается флагман Wille Wunder с Мисато на борту. Однако Рей отдан приказ на такое развитие событий. Она подключает свою Еву к системам корабля, обрекая Wunder на гибель. Однако Аска нападает на Еву-09 и принудительно катапультирует капсулу с Рей-9, надеясь таким образом остановить вторжение в компьютерные системы Wunder. Однако, похоже, даже без пилота программа Ева-9 продолжает выполняться, Аска включает механизм самоуничтожения Евы-02 и катапультируется. Взрыв Евы-02 уничтожает Еву-09, но чудесным образом не повреждает Wunder.
Начинается четвёртый удар, но бомба на шее Каору распознаёт в нём тринадцатого ангела, хотя у Каору очевидно нет сложностей снять бомбу он предпочитает умереть и остановить четвёртый удар. Каору вонзает оба копья в Еву-13, бомба на его шее взрывается. Синдзи катапультируется из Евы-13.
Некоторое время спустя Аска находит капсулу Синдзи, где он сидит в состоянии близком к кататонии после смерти Каору у него на глазах. Аска ставит Синдзи на ноги и кое-как приводит его в чувство. Они начинают своё пешее путешествие куда-то к горизонту по красной пустыне, в которую превратилась терминальная догма, чуть позже к ним присоединяется Рей-09, выжившая после катапультирования. Некоторое время спустя мы видим изуродованные остовы Евангелионов Мари и Аски, которые везут на платформе в составе воздушной флотилии Wille.
Превью 4 части «Евангелиона» показывает сражение серийных Ев с гибридным Евангелионом, сшитым из останков Евангелионов Аски и Рей.
