F型以降のEVAはステージ2EVAと呼ばれる次世代型であり、初号機はその中でも最も早く改装された。「A.T.フィールド偏向制御運用実験機」の俗称であり、その名の通りA.T.フィールドを用いた機動性の強化が図られている他、複数の使徒級兵器に対抗すべく「インパクト･ボルト」と呼ばれる指向性電撃兵器が装備されている。この兵器は、A.T.フィールドを用いたエネルギーチャンバー内で超高出力の電撃をチャージ、目標に叩きつける武装である。
しかし、同機の建造に際してNERV本部の造反を予見していたゼーレは、大型火器の運用を限定的なものとするよう指示を出す。これによって手が大型化され、プログレッシブ･ダガー以外の兵装に対応できなくなった。これに対してNERV本部は、EVA輸送用アームに偽装して様々な改修キットを開発。要塞都市に偽装配備し、多数の兵装を装備できるように対策、量産機戦に実戦投入された。
月からの剥離大地「ヨモツヒラサカ」を、S・エヴァが自らの心臓「高次元の窓」の暴走したエネルギー（サードインパクト）で受け止めた後、S・エヴァは消失した「旧セントラルドグマ」で改修を受け、伊吹マヤの手によって最終調整が行われた最後のエヴァンゲリオンとなりました。
この最終形態のエヴァンゲリオンは、サードインパクトのピークパワーである「ラスト0.82秒」分のエネルギーを、「時間制動」と呼称される「事象の地平線上に減速させた碇シンジの固有時間」でフルブレーキをかけて制御しています。この時間制動は碇シンジの余命を示しているとも言えますが、彼自身はもはや現実の存在ではなく、エヴァが見る夢として存在しています。ただし、現実の碇シンジが完全に消失したわけではなく、最終号機の内部にエントリープラグがあり、その中で時間凍結された状態で存在しています（そのため、プラグの排出は不可能です）。
最終号機は「時間を限りなく止めているだけで実際は制御不能の光の巨人」であり、セカンドインパクトを引き起こした第一使徒アダムのように光の翼を伸ばすことも可能です。
サードインパクトのパワーの制御は、伊吹マヤによって背部に取り付けられた4枚の肩パイロンからなる飛行ユニットのような拘束具によって行われます。この拘束具は、S・エヴァの胸部拘束装甲「量子波動ミラー」と同じ技術を使用しており、パイロンが位置を変えることでサードインパクトのパワーの使用量を調節します。
S2機関対応型初号機の通称で、葛城ミサトによって命名された「スーパーエヴァンゲリオン」（S・エヴァ）は、進化したエヴァンゲリオンの一形態です。その名称が発表された際、NERV Japanの全職員が脱力したという逸話があります。略称は「S・エヴァ」です。0・0EVA（カトル機）との戦いで大破した初号機F型が、自らの意思で身体構造と拘束具を作り変えて進化し、ステージ∞EVAとなりました。
S・エヴァは、S2機関からのエネルギー変換・伝達効率を改善する量子ジャンプ素子を装備し、圧倒的な出力を得ています。また、各部兵装ステーションには、ステージ2以降のEVAに導入されたレールシステムが採用され、戦自の兵器との共通化が図られています。さらに、飛行用のヴォルテックス装備が加わり、S・エヴァの全領域への展開が可能となりました。
進化の過程で、シンジの肉体と魂を取り込んだことで、S・エヴァはシンジの第2の肉体とも呼べる存在となりました。これに伴い、コアの中に溶け込んでいた碇ユイの魂は初号機から去り、現在はシンジがパイロットと制御役を兼任しています。そのため、初期には「シンジが動くとS・エヴァが動く」という現象が起き、施設を壊してしまうアクシデントもありました。
地球に現れたアルマロスとの戦いで、地球を貫通してきたロンギヌスの槍によって心臓を奪われ、シンジもろとも死に瀕します。しかし、洗脳状態を解除したヒカリがウルトビーズにあるQRシグナムをS・エヴァに打ち込んだことで、心臓の代用として命を繋ぎとめることに成功しました。ただし、これにより出力の不安定さや、敵の力を流用していることによる不安感が残っています。
なお、スーパーエヴァンゲリオンは現時点でこの機体しか存在しておらず、ステージ2EVAまでのような「初号機」といったナンバリングは行われていません。
エヴァンゲリオン初号機にA.T.フィールドによる駆動系の補助など、使徒との戦訓から得た技術蓄積を導入した新型拘束具を装備、試験機から実戦型にリニューアルしたものがステージ2仕様だ。武装面では各部兵装ステーションに兵器との共有化も視野に入れた新規格レールシステムを導入、それにともないF型装甲装備との換装も可能となった。しかし、S2機関の出力は想定以上であり、初号機の機動を制限しかねないと思われたF型装備の質量も問題とならず、強固なA.T.フィールド装甲を常時展開可能なF型装備が通常装備同然となり、テスト以外でのB型装備での運用はほとんど実施されなかった。
S2機関を得た初号機に、使徒の戦闘から得た戦訓を元に開発した新型装甲や、戦略自衛隊の装備と互換性を持たせたバージョン。A.T.フィールドを用いた機動性の補助、F型装備との換装機能など様々な新機能を追加することはできたが、S2機関の出力は想定以上のものであり、機動性を阻害すると懸念されていたF型装備を装備しても何ら問題はなかった。それに加えて、F型装備の方が強固なA.T.フィールドを常時展開し続けることができるために換装の必要はないと判断され、F型装備を常時装備することと決定し、B型装備は実戦投入されなかった。
ステージ2EVA。旧特務機関NERV本部攻防戦において鹵獲されたEVA量産機に試作零号機パーツを移植し、実用化した3機の機体。低軌道上に3機が位置し、常にどれかが第3新東京市上空に滞空し、大型γ線レーザー砲による全地球領域の即時狙撃網を構成している。EVA量産機より移植したS2機関を装備する。通称・ダモクレスの剣。
「0・0EVA」という名称は零重力運用型エヴァンゲリオン零号機の略称。
三機の0・0EVAのうちカトル機は何者かによる精神汚染を受け、軌道上から墜落。外装型のS2機関とγ線レーザーを内部に取り込み蜂のような有機的な様相に変成した。
月面のアルマロスを撃退するために改修された弐号機。飛行ユニットを兼ねる追加装備アレゴリカを搭載しており、その姿は神話のケンタウロスのような半人半馬となっている。戦闘時はアレゴリカユニットを切り離し、身軽な姿となって行動できる。
改修時に破損していた視神経が回復し、以前のような四眼に戻っているが、宇宙・月面に対応したグレー系の塗装が施された。
長時間の単独行動に備え、エントリープラグ内部にわずかながらの生活スペースが設置されている。
月面でのアルマロスとの戦いの中で、太古の生物たちの情報を植え付けられたアスカと弐号機が混ざり合い、一個の生命体と化した姿。
人としての情報を多く持ったデザインで、エヴァというよりも「エヴァのコスプレをした女巨人」といった方が適切な姿をしており、ヒップラインやヒール状のブーツなどから女性的な面が強い。長い髪はアレゴリカユニットが変貌したもので、単独での飛行が可能。エントリープラグなどは搭載されているが、その中にいたアスカは消滅している。装甲部分はアルマロスのそれと異なり、弐号機と同様の真紅に染め上げられている（これを見てシンジは「やっぱり赤が好きなんじゃないか」と口にしている）。そのスタイルに反して、行動は物を知らぬ赤子のようなもので、戦車やライトなどに興味を示しては玩具のように扱っている。前述の飛行能力とあわせ、NERV Japanのスタッフたちが手を焼く要因となっている。
便宜上の呼称として「クリムゾンA1」と名づけられているが、ヒカリから「アスカの自我を戻すため、アスカの名を呼んでほしい」といわれ、今ではどのスタッフもアスカとして扱っている。
マヤの指示の下で発掘された新装備の実験を行っていたが、突如海中から現れた黒い触手状の物体によって異空間へと引きずり込まれる。その後、装甲の一部が黒く変色したヴィクターの姿としてヒカリらの前に姿を現す。
弐号機のテストベッドに用いられたボディを元に、N2リアクターなど、ケンスケからもたらされた弐号機アレゴリカの技術を一部流用して製造されたヨーロッパ製のEVA。ヒカリの搭乗機で、カラーリングは白。
エンジェルキャリヤーのQRシグナムなどの技術も使用されており、主武装のランスの先端からはA.T.フィールドの発生も可能。単体の戦力としては他のエヴァよりも劣るが、ユーロの地上部隊と連携をとることでS・エヴァを翻弄し、シンジを疲弊させることで勝利の一歩手前まで追い詰めたこともある。
機体の中からヒカリに聞こえる形で声が届けられ、それによってヒカリは洗脳状態を解除。統合体へと変貌したアスカを助けてほしいとの声から、その存在が本来の弐号機にあったアスカの母の魂の一部ではないかとヒカリは推測している。
現在は洗脳を解かれたヒカリが、NERV Japanのレイ・No.シス、NERV USAのマリと共にアルマロス戦への準備を整えている。
旧特務機関NERV本部攻防戦において捕縛され、その後行方不明になっていたEVA量産機の残骸をベースにしたと思われる機体。腹部に繭状のコンテナを有し、内部に使徒の一部を有しており、その力を利用できる（サキエルであれば閃光、レリエルであればディラックの海など）。さすまた状の武器が主兵装。「QRシグナム」と呼ばれる、体表にある鱗状の機関がエネルギー源と目されている。
一部形状が異なる個体が複数存在し、エンジェルキャリヤーII、エンジェルキャリヤーIIIなどと呼称されている。IIはQRマグナムが両肩にあり、IIIは翼が生えている。
アルマロスの配下と思われる2体の黒い巨人。NERV Japanではヴィクター、NERV EUROではトーヴァートと呼称される。次元の窓を形成し、自在に出現する能力を持つ。
一体はS・エヴァとの戦いで消滅するが、もう一体はアルマロス討伐に向けて準備を整える人類の前に出現する。この二体目の心臓部にはS・エヴァから奪ったシンジの心臓が搭載されており、自らをシンジであるとして行動する。S・エヴァおよびシンジに対し「身体を返せ」と呼びかけている。また、アスカエヴァ統合体はこの心臓をシンジであると認識しており、それにより彼らの配下として行動している。
JAとVTOL機の両方の機能を有する後継機。陸戦では二足歩行戦車となり、空中では空中砲艦形態に変形し地面効果を得て飛行する。N2リアクター搭載。通常時はパイロットとガンナーの複座タイプ。
余剰となったSu-27フランカーに航空機搭載型のN2リアクターを装備、浮揚力場を使用して飛行する最新鋭戦闘機。その飛行技術はアレゴリカにも転用された。
