Nel 2015, 15 anni dopo il Second Impact, un cataclisma planetario causato da un'esplosione in Antartide, la città-fortezza di Tokyo-3 è minacciata dagli Angeli, esseri giganteschi che distruggono tutto ciò che incontrano sul loro cammino. Per combatterli, l'organizzazione segreta NERV ha sviluppato gli Evangelion, chiamati anche Eva, enormi creature bio-meccaniche pilotate da giovani adolescenti. Nella speranza di conquistare l'affetto di suo padre, Shinji Ikari prende il comando dell'Eva-01. Non è consapevole della portata del conflitto e delle sue implicazioni...
La serie esplora le esperienze e le emozioni dei piloti di Evangelion e dei membri della Nerv mentre cercano di evitare che gli Angeli causino altri cataclismi. Nel corso del processo, sono chiamati a comprendere le cause ultime degli eventi e le motivazioni delle azioni umane. La serie è stata descritta come una decostruzione del genere mecha e presenta immagini archetipiche derivate dalla cosmologia shintoista e dalle tradizioni mistiche ebraiche e cristiane, compresi i racconti midrashici e la Kabbalah. Anche i resoconti psicoanalitici del comportamento umano proposti da Freud e Jung hanno un ruolo di primo piano.
Neon Genesis Evangelion ha ricevuto il plauso della critica ma ha anche suscitato polemiche. Particolarmente controversi furono gli ultimi due episodi dello show, in quanto il finale fu considerato confuso e astratto da molti spettatori e critici. Nel 1997, Hideaki Anno e Gainax realizzarono il film The End of Evangelion, che contestualizzava il finale originale dello show. Tra il 2007 e il 2021 è stata realizzata una serie di quattro film, intitolati Rebuild of Evangelion, che raccontano gli eventi della serie con elementi di trama diversi e un nuovo finale. Il successo della serie ha portato alla rinascita dell'industria degli anime ed è diventata un'icona culturale. Film, manga, home video e altri prodotti del franchise di Evangelion hanno raggiunto vendite record nei mercati giapponesi e forti vendite nei mercati esteri, con un fatturato di oltre 150 miliardi di yen nel 2007 e macchine da pachinko di Evangelion che hanno generato 700 miliardi di yen nel 2015.
Nel 2015, quindici anni dopo un cataclisma globale noto come Second Impact, l'adolescente Shinji Ikari viene convocato nella futuristica città di Tokyo-3 dal padre estraneo Gendo Ikari, direttore della forza paramilitare speciale Nerv. Shinji assiste alle forze delle Nazioni Unite che combattono contro un Angelo, una razza di esseri giganti e mostruosi il cui risveglio è stato predetto dai Rotoli del Mar Morto. A causa dei campi di forza quasi impenetrabili degli Angeli, le gigantesche bio-macchine Evangelion della Nerv, sincronizzate con i sistemi nervosi dei loro piloti e dotate di campi di forza propri, sono le uniche armi in grado di impedire agli Angeli di annientare l'umanità. L'ufficiale della Nerv Misato Katsuragi scorta Shinji nel complesso della Nerv sotto la città, dove suo padre lo spinge a pilotare l'Evangelion Unit-01 contro gli Angeli. Senza addestramento, Shinji viene rapidamente sopraffatto nella battaglia, facendo impazzire l'Evangelion e uccidendo selvaggiamente l'Angelo da solo.
Dopo il ricovero in ospedale, Shinji si trasferisce da Misato e si adatta alla vita a Tokyo-3. Durante la sua seconda battaglia, Shinji distrugge un Angelo ma poi scappa via, sconvolto. Misato affronta Shinji e lui decide di rimanere un pilota. L'equipaggio della Nerv e Shinji devono quindi combattere e sconfiggere i restanti quattordici Angeli per evitare il Third Impact, un cataclisma globale che distruggerebbe il mondo. L'Unità Evangelion-00 viene riparata poco dopo. Shinji cerca di fare amicizia con il suo pilota, la misteriosa e socialmente isolata adolescente Rei Ayanami. Con l'aiuto di Rei, Shinji sconfigge un altro Angelo. A loro si unisce il pilota dell'Unità Evangelion-02, la poliedrica ma insopportabile adolescente Asuka Langley Sōryu, di origine tedesco-giapponese-americana. Insieme, i tre riescono a sconfiggere diversi Angeli. Man mano che Shinji si adatta al suo nuovo ruolo di pilota, diventa sempre più sicuro di sé. Asuka si trasferisce da Shinji e i due iniziano a sviluppare sentimenti confusi l'uno per l'altra, baciandosi su sua provocazione.
Dopo essere stato assorbito da un Angelo, Shinji si libera grazie all'Eva che agisce da solo. In seguito, è costretto a combattere contro un Evangelion Unit-03 infetto e vede il suo pilota, il suo amico e compagno di classe Toji Suzuhara, diventare incapace e permanentemente disabile. Asuka perde la fiducia in se stessa dopo una sconfitta e cade in depressione. La situazione peggiora durante il combattimento successivo, contro un Angelo che attacca la sua mente e la costringe a rivivere le sue peggiori paure e i suoi traumi infantili, provocando un crollo mentale. Nella battaglia successiva, Rei autodistrugge l'Unit-00 e muore per salvare la vita di Shinji. Misato e Shinji visitano l'ospedale dove trovano Rei viva ma che sostiene di essere "la terza Rei". Misato costringe la scienziata Ritsuko Akagi a rivelare gli oscuri segreti della Nerv, il deposito di Evangelion, e il sistema di spine fittizie che funziona con cloni di Rei, creata con il DNA della madre di Shinji, Yui Ikari. Questa successione di eventi lascia Shinji emotivamente segnato e alienato dal resto dei personaggi. Kaworu Nagisa sostituisce la catatonica Asuka come pilota dell'Unità-02. Kaworu, che inizialmente fa amicizia con Shinji e si guadagna la sua fiducia, è in realtà l'ultimo Angelo predetto, Tabris. Kaworu combatte contro Shinji, poi capisce che deve morire se l'umanità vuole sopravvivere e chiede a Shinji di ucciderlo. Shinji esita ma alla fine uccide Kaworu; l'evento fa sì che Shinji sia sopraffatto dal senso di colpa.
Dopo che l'ultimo Angelo è stato sconfitto, Seele, la misteriosa cabala che sovrintende agli eventi della serie, dà il via al "Progetto Strumentalità Umana", un'evoluzione forzata dell'umanità in cui le anime di tutti gli uomini vengono fuse per scopi benevoli, nella convinzione che, se unificate, l'umanità potrebbe finalmente superare la solitudine e l'alienazione che l'hanno eternamente afflitta. L'anima di Shinji si confronta con la ragione della sua esistenza e raggiunge l'epifania che ha bisogno degli altri per prosperare, permettendogli di distruggere il muro di emozioni negative che lo tormentano e di riunirsi con gli altri, che si congratulano con lui.