에반게리온 3호기는 애니메이션 '신세기 에반게리온' 시리즈에 등장하는 거대 인형 병기 에반게리온의 기체 중 하나이다. 미국 네르프 제1지부에서 건조되었으며, 4호기와 함께 생산된 선행 양산기 모델에 해당한다. 기체의 외형적 특징으로는 전신이 검은색에 가까운 짙은 남색으로 도색되어 있다는 점을 들 수 있다. 본래 미국에서 제작되었으나, 쌍둥이 기체인 4호기가 소멸 사고를 일으키자 안전상의 이유로 일본 네르프 본부로 이송되어 마츠시로 실험장에서 기동 테스트를 거치게 되었다.

이 기체의 파일럿은 매체에 따라 차이가 있다. 원작 TV 시리즈와 코믹스판에서는 주인공 이카리 신지의 친구인 스즈하라 토우지가 전속 파일럿으로 선발되었으나, 신극장판 시리즈인 '에반게리온: 파'에서는 시키나미 아스카 랑그레이가 테스트 파일럿으로 탑승한다. 3호기는 기본적인 소체 구조가 초호기와 유사하지만, 양산화를 염두에 두고 제작되어 보다 안정적인 출력 제어와 향상된 장갑 인터페이스를 갖춘 것으로 설정되어 있다.

3호기의 가장 큰 비극은 일본 내 기동 실험 중에 발생했다. 운송 과정에서 적란운 속에 잠복해 있던 사도 바르디엘(신극장판에서는 제9사도)에 의해 기체가 잠식당한 것이다. 마츠시로에서 기동 실험이 시작됨과 동시에 잠복해 있던 사도가 활동을 시작했으며, 3호기의 제어권은 완전히 사도에게 넘어갔다. 사도에 감염된 3호기는 팔이 비정상적으로 길어지는 등 기괴한 변이를 보이며 네르프 본부를 공격하는 적대적 존재로 돌변했다.

이에 대응하기 위해 출격한 에반게리온 초호기는 파일럿 신지가 3호기 내부에 사람이 타고 있다는 사실 때문에 공격을 거부하자 위기에 처한다. 하지만 이카리 겐도 사령관의 명령으로 '더미 시스템'이 강제 가동되었고, 무인 제어 상태가 된 초호기는 3호기를 무참하게 파괴했다. 이 과정에서 3호기는 형체를 알아볼 수 없을 정도로 해체되었으며, 탑승자가 타고 있던 엔트리 플러그마저 초호기에 의해 파괴되었다. 이 사건은 주인공 신지에게 씻을 수 없는 정신적 충격과 트라우마를 안겨주며 작품의 전개를 파국으로 이끄는 결정적인 계기가 되었다.