2015 год, Токио-3. 15 лет назад произошёл Второй удар, в результате чего Антарктида растаяла, Землю накрыла глобальная катастрофа, и большая часть человечества погибла. Теперь планету атакуют Ангелы — загадочные существа, противостоять которым могут только созданные с помощью биотехнологий гигантские роботы серии «Евангелион». 14-летний Синдзи Икари направлялся на встречу с отцом, руководителем влиятельной организации NERV, когда Токио-3 подвергся нападению Ангела. С помощью капитана Мисато Кацураги парень добирается до подземной штаб-квартиры NERV и единственное, что он хочет сказать отцу, как сильно он его ненавидит. Но на месте выясняется, что Синдзи должен прямо сейчас залезть в робота и сражаться с Ангелом.

Синдзи уже почти смирился с необходимостью управлять боевым роботом «Ева-01», когда он знакомится с новыми девушками-пилотами, которым искренне нравится их занятие: загадочной британкой Мари и бойкой немкой Аской. Аска, как и Синдзи, заселяется в квартиру Мисато и начинает учиться с ним и Рэй в одном классе. Также в NERV прибывает старый знакомый Мисато Рёдзи Кадзи, которому она не очень-то рада, и, пока ребята успешно сражаются с Ангелами, у всех складываются непростые отношения.

Синдзи приходит в себя после комы, в которую он впал, пытаясь спасти Рэй из поглотившего её Ангела. Мало того, что на парня надет сдерживающий ошейник, так ещё и Мисато, Аска и другие теперь сражаются на стороне организации WILLE против NERV. Оказывается, что после Третьего удара прошло уже 14 лет, но из-за так называемого проклятия «Евы» пилоты «Евангелионов» остались подростками. Хотя Мисато утверждает, что Рэй больше не существует, та прорывается на новом боевом роботе серии «Марк» и вызволяет Синдзи из воздушного линкора WILLE.

Фильм повествует об альтернативной вселенной, где в начале XXI века для строительных работ использовались огромные роботы, названные Лаборами. Обладая большой мощью, эти роботы использовались не только в благих целях, но и для осуществления террористических актов. В противодействие организованной преступности в токийской полиции был сформирован специальный отряд мгновенного реагирования Патрулирующих Лаборов, известных как «Патлаборы».

Однажды девушка Кэт падает с небес и теряет память. Вместе с друзьями она пытается остановить могущественного врага, который стремится разрушить структуру Вселенной.

Воздушный флот организации WILLE успешно проводит парижскую операцию: отбивается от армии беспилотных роботов, активирует гигантский уплотнительный столб, восстанавливает город и заполучает боеприпасы и запчасти «Евангелионов». А в это время потерявший волю к жизни из-за смерти Каору и чуть было не устроенного им самим Четвёртого удара Синдзи вместе с Рэй послушно следует за Аской, и вскоре троица оказывается в Третьей деревне — восстановленном поселении, где люди пытаются наладить мирную жизнь.

Рассказ о прошлом Мидори Китаками и причинах её ненависти к Синдзи Икари.