第５使徒ラミエルの放った荷電粒子砲により破損したエヴァ初号機は、戦う間もなく回収される。意識を失ったシンジは、高温のエントリープラグから救出され病院へと運ばれた。
第５使徒の特性を探っていたＮＥＲＶは対策を練ることにする。今のところは攻守共に完璧。しかし、相手の目的はジオフロント内ＮＥＲＶ本部への侵入、直接攻撃と判明する。
制限時間は約１０時間。ミサトは、その条件下で有効な作戦をゲンドウらに提案する。その内容とは、日本全国の電力を集中させて、陽電子砲〈ポジトロン・スナイパー・ライフル〉による超長距離からの狙撃で一転突破を図るもの──通称「ヤシマ作戦」──であった。
一刻の猶予を許さないＮＥＲＶは、早速作戦の準備を開始。勝算８.７パーセントに賭けることとなる。
病院で目を覚ましたシンジの元へレイがヤシマ作戦のスケジュールを伝えに来る。シンジはエヴァに乗ることを拒もうとするが、レイの冷静な態度に心を動かされる。ヤシマ作戦の作戦内容を聞かされて怖気づくシンジ。そんなシンジに対してレイは「私が守る」と伝えた。
Rei II
作戦決行前、ついに日本全国の停電が実施される。作戦時間を迎えることを待つ間、シンジはレイに対して、なぜエヴァに乗るのかと理由を尋ねる。
レイは「絆だから」と答える。ゲンドウとの絆かとシンジが言うと「みんなとの」と答えるレイ。「私には他に何もないもの」。作戦開始の時が来る。「さよなら」レイは無感情な言葉をシンジに投げかけて立ち去った。
ヤシマ作戦開始。全ての電力が初号機の陽電子砲へ集められる。全エネルギーが収束し、発射までのカウントダウンが開始されたとき、目標に高エネルギー反応を確認する。
初号機の陽電子砲発射と同時に、使徒も荷電粒子砲を照射。電磁波同士が交渉し、第一発目は失敗に終わる。
再び電力を充電する前に使徒が第２波を照射。使徒の攻撃に対して零号機が楯で初号機を守る。楯の耐久力の限界が近づく。ギリギリの所で陽電子砲の充電が完了すると、シンジはすかさず第2波を放ち、目標のコアを貫いた。
無事に使徒を殲滅し、作戦は成功した。高熱で融解しかかった零号機の元に向かったシンジは、レイの安否を確かめるためにエントリープラグのハッチをこじ開ける。無事に目を覚ましたレイを見たシンジは、素直に自分の気持ちを伝える。
「別れ際にさよならなんて、悲しいこと言うなよ」
レイは泣いているシンジを前にして「こんなときどうすればいいか分からない」と戸惑う。
「笑えばいいと思うよ」
そう言ったシンジの顔に、レイはゲンドウの面影を重ねる。
その暖かな記憶に、自然と柔らかな表情がこぼれた。