当初はゲンドウの命令で、そしてEVA零号機のパイロットである少女綾波レイの負傷を目の当たりにしたため仕方なくEVAに乗っていたシンジであるが、使徒との戦い、そして戦闘指揮官であり保護者役となった葛城ミサト、同級生鈴原トウジ・相田ケンスケらとの交流によって次第に自らの意思でEVAで戦うようになる。第3、第4使徒を倒し、戦線復帰したレイとともに第5使徒を倒したシンジに、新たにドイツから来日したEVA弐号機のパイロットの少女惣流・アスカ・ラングレーが仲間に加わり、彼らは次々と襲来する使徒を迎撃し、たびたび窮地に追い込まれるも辛うじて勝利を重ねていく。
しかし、米国からNERV本部へと移管された新型機・EVA3号機の起動実験の際、3号機に寄生していた第13使徒が3号機を操り暴走をはじめたため、ゲンドウは3号機を使徒（敵）として処理することを決定。レイの零号機とアスカの弐号機が倒されるが、それでもシンジが人間の乗っているEVAを相手に戦うことを躊躇したため、ゲンドウはEVAの自律型操縦システム「ダミーシステム」を起動させる。シンジの意思とは無関係に初号機は3号機を破壊し、コックピット（エントリープラグ）を握り潰す。そしてシンジは、そこに自分の友人、鈴原トウジが乗っていたことを知る。
自らが乗ったEVAの手で友人が足を切断する大怪我を負ったことで、シンジはEVAのパイロットを辞めるが、そこに強大な力をもつ第14使徒が現れる。迎撃したアスカの弐号機とレイの零号機も敵わず倒される。その窮地を目にしたシンジは再び自分の意思でEVAに乗ることを決め、使徒と戦い、そして最後はEVA初号機の暴走によって使徒を倒すことに成功する。
しかし第15使徒との戦いにおいてアスカが精神攻撃を受け廃人となり、レイも第16使徒との戦いでEVA零号機とともに自爆し命を落とす。相次いで仲間を失ったシンジの前に新たなパイロット渚カヲルが現れる。シンジはカヲルに対して心を開いていくが、彼こそが最後の（第17の）使徒であった。しかし、アダムと出会うという目的を果たせなかったことでカヲルは自分か人類のいずれか片方しか生き残れないとシンジに説き、シンジの乗るEVA初号機の手で殺されることを願う。シンジは困惑し逡巡するが、カヲルを初号機の手で握殺する。
※ここから先の物語の描写はテレビシリーズ版と旧劇場版[注釈 8]で異なる[注釈 9]。 人類補完計画が発動したことが文字情報のみで示され、その中で絶望し苦悩するシンジの精神世界が描写される。これまでの主要登場人物（カヲルを除く）が次々と現れてシンジに語りかけ、その問答の果てに、シンジは今までとは全く違う世界を見ることになる。何の変哲もない学生生活を送るシンジと登場人物たち。母親（ユイ）も亡くなってはおらず、使徒もEVAも存在しない世界。その世界を見たシンジは「世界は自分次第であらゆる可能性がある」こと、そして「僕はここに居ても良いんだ」と気付く。そして登場人物たちから一同に「おめでとう」と祝福され、シンジは「ありがとう」と言って微笑んだ。 全ての使徒を倒したNERVに対し、ゼーレは戦略自衛隊（戦自）を使った武力占拠を開始する。施設が次々と破壊・占拠されていく中、生きる意思を失くしていたシンジは無抵抗のまま戦自隊員に殺されようとしていた。その寸前、ミサトによってシンジは救出され、2人は初号機のケージへと向かう。しかし、ケージへの移動中、ミサトは戦自隊員の銃撃に遭って負傷し、シンジにEVAで戦うよう言い残して留まり、区画爆破に巻き込まれ命を落とす。一方、廃人状態であったアスカは目を覚ましEVA弐号機で戦自の部隊を壊滅させるものの、ゼーレが送り込んだEVA量産機9体に倒されてしまう。シンジを乗せ、翼を現したEVA初号機がアスカの元へと飛ぶ。そこでシンジが見たのは、アスカの乗った弐号機が解体され捕食された惨状であった。シンジは絶叫し、精神を崩壊させる。 EVA初号機を依り代としてサードインパクトが始まり、全人類の肉体は液化し、その魂は「黒き月」に集められた。初号機はレイやカヲルの姿をとる巨人（第2使徒リリス）に取り込まれ、そこでシンジはレイやカヲルに再会するが、シンジは人類が単体の生命となることを望まず、それぞれが個人として存在する従来の世界を望んだ。リリスは首から血を噴き出して倒れる。気がつくとシンジは赤い海に囲まれた白い砂浜にアスカと2人だけで横たわっていた。 テレビシリーズ版弐拾伍話「終わる世界」に対し「Air」、テレビシリーズ版最終話「世界の中心でアイを叫んだけもの」に対し「まごころを君に」のタイトルをもつ。 ここでは一部の人物を簡易的に記載する。他の人物については上記の記事を参照。
結末（テレビシリーズ版）
結末（旧劇場版）詳細は「新世紀エヴァンゲリオン劇場版 Air/まごころを、君に#ストーリー」を参照
登場人物詳細は「新世紀エヴァンゲリオンの登場人物」を参照
碇シンジ（いかり シンジ）
本作品の主人公[1]。