本剧设定在2000年9月13日，南极大陆上发生大爆炸，造成南极的冰川融化、地轴扭曲，随之而来的海平面上升、全球气候异常，加上后来引发的战争等因素，导致世界人口减半。随着接连不断的大规模战争结束，各国军队编入“国联”军队。此次侵袭人类的大灾难被称为第二次冲击，“国联”发表的大灾难原因是“大质量的陨石撞击南极”。实际上却是为了在其他使徒觉醒之前将第一使徒亚当还原成卵的结果，而秘密组织SEELE凭借其巨大影响力隐瞒了事实真相。

SEELE经由《死海文书》获悉了相关讯息，事先采取了一系列措施。使徒拥有强大的A.T.力场(绝对领域)，一般的武器无法消灭它，为阻止使徒毁灭人类而设立Gehirn开发泛用人型决战兵器——人造人Evangelion(简称：EVA)，并且建立起要塞都市——第3新东京市，也是Gehirn总部所在地。Gehirn之后改组为NERV，全力推行人类补完计划。

剧情

剧中的2015年，在被称为“第二次冲击”的全球大灾难过去十五年后，14岁的碇真嗣应其关系疏远的父亲碇源堂的要求来到了未来都市第3新东京市。其父正是特殊准军事组织NERV的司令。在抵达这个城市后，真嗣目击了作战部队对不明物体“使徒”的作战。死海古卷曾预言过使徒这种巨型怪物的觉醒，而NERV的巨型人形生物兵器EVA是唯一能阻止使徒毁灭人类的武器。为了驾驶这种人形兵器，驾驶员必须在EVA内部与其进行神经系统的同步。NERV成员葛城美里护送真嗣进入NERV复杂的地下都市，在那里真嗣的父亲迫使他驾驶EVA初号机对阵使徒。

没有受过训练的真嗣在战斗中很快就被打倒，进而使得初号机失控，并自行野蛮地消灭了使徒。经过住院治疗后，真嗣搬到美里住处并开始在第三新东京市的定居生活。在第二次战斗中真嗣在情绪激动下不顾命令摧毁了一个使徒，但之后被指责而产生负面情绪，并试图逃跑。

最终真嗣面对美里并决定继续担任驾驶员。与此同时，此前在实验中受损的EVA零号机已被修复，而真嗣试图与其驾驶员——神秘而冷漠的14岁女孩绫波丽交流。美里制定的一项名叫“屋岛作战”的作战计划成功的击败了另一个使徒，但驾驶EVA零号机的绫波在战斗中受伤，而真嗣也险些丧命。

NERV的首席科学家赤木律子告知真嗣，被称为第二次冲击的那场全球大灾难并不是像正式报告中提到的那样由流星撞击南极洲造成的，而是第一个出现在地球上的名叫亚当的使徒在南极引发的爆炸。在打倒海上出现的使徒后，EVA二号机的驾驶员——一个同样14岁的女孩惣流·明日香·兰格雷，也搬来同美里和真嗣住在一起。之后真嗣同明日香一起联手击败了一个会分身的使徒。

真嗣班上一个名叫铃原冬二的男孩被选作EVA三号机的驾驶员，但在他第一次进行同步测试时，三号机突然被使徒控制。在真嗣拒绝同被认定为使徒的三号机战斗后，他驾驶的初号机被切断操控，并由独立的模拟插入栓系统所取代，因而初号机野蛮地撕开了三号机并压碎了载有冬二的插入栓。真嗣在这次与被迫对冬二驾驶的三号机进行的作战中心受重伤，并暂时退出驾驶EVA，但为了消灭之后新出现的已经接连打倒明日香和丽的使徒而被迫回归。在接下来的战斗中，明日香因为被使徒进行了心理攻击，失去了自信心陷入了精神崩溃。丽为了救真嗣而启动零号机的自毁系统与使徒同归于尽。当美里和真嗣之后前往医院时，在那里发现还活着的丽，但其自称是“第三个丽”。美里迫使律子透露NERV的黑暗另一面，EVA墓地以及模拟插入栓系统是使用丽的克隆人来运行的。

明日香因意志消沉，精神彻底崩溃而昏迷，来自Seele的少年渚薰取代她成为贰号机的驾驶员。真嗣最初同薰成为好友，但之后发现他其实是最后的使徒。薰与真嗣战斗，并在见到封印在地底深处的莉莉斯之后发觉自己遭到人类欺骗，并且意识到如果人类要茁壮成长，他自己就必须死。他要求真嗣杀了他。而真嗣在犹豫过后最终杀死了薰。这一行为引发了人类的强制进化，被称为“人类补完计划”，所有人类的灵魂都将被合并成一个。在最后一集中，真嗣的灵魂在精神上扭转了他自身存在的理由，并达到一种顿悟，使他能够摧毁整部片中折磨着他的由消极态度和情感所组成的墙。在结尾，真嗣笑着感谢大家，而其他人也都为他鼓掌。

2040年代的虚构日本城市新滨市，经过第三次和第四次世界大战洗礼的近未来科技已可将人类除大脑外的所有身体器官用生化电子的义体代替，并将人类大脑改装成与具有互联网功能的电子脑。上层社会和有经济条件的中产阶级人类纷纷进行义体手术，加装先进的电子脑，并用性能更高的人造义肢替换原有的身体器官——赛博格（生化人）已然渐渐成为社会常态。

人类社会的全面义体化（电子化）虽然带来了巨大的便利，却也不可避免地催生出了一种新的犯罪方式——电子犯罪。电子化并互联网化的人类开始受到黑客攻击，暴露在大脑被入侵、记忆被篡改等危险之中。日本政府因此专门成立了首相直属的特别情报机构“公安九课”（也就是所谓的“攻壳机动队”），来应对这种新兴的犯罪。故事中女主角草薙素子自幼便全身义体化，装备有最先进的军用义体，并在电子设备中如鱼得水，是出色的黑客。2029年正式加入公安九课，并以她卓越的指挥能力获得了队员们的信赖，被亲切地称为“少佐”。

《攻壳机动队》系列因其赛博朋克并带有反乌托邦性质的世界观著名。作品中对于未来科技有着精密的设想、考据和描绘，很多出现在其中的概念如今已然成为了现实，《攻壳机动队》也因此获得了众多硬科幻爱好者们的赞赏，并对后世的许多科幻作品有着显著的影响。（具体细节请参考#总体评价）

就《攻壳机动队》的不同版本比较来说，士郎正宗原著的漫画以短篇单元剧为主，人物通常比较轻松幽默，剧情也并非异常复杂，但往往有探讨研究各种科技或社会问题的大段对白文字，因此在分类时属于青年漫画。押井守导演的著名动画电影则十分严肃，人物角色完全没有漫画中轻松的儿童个性，以探讨深刻的哲学话题为主，电影整体也营造出一种沉闷、昏暗并略悲观的氛围。神山健治导演的电视动画则大概介于两者之间，如要分类的话应该是含有大量政治剧情的科幻警察刑侦电视剧。