Rei Ayanami est une jeune fille introvertie choisie comme pilote d'un mécha géant nommé Evangelion Unité 00, utilisé pour combattre de grands monstres appelés « Anges ». Rei est une figure énigmatique dont le comportement inhabituel, ainsi que son apparence « inhabituelle », stupéfient ses pairs. Cependant, après quelques années, elle a pris pas mal de poids. Rei est une fille taciturne qui limite les relations autant que possible et exécute mécaniquement tout ordre qui lui est donné, même particulièrement cruel. Elle est introvertie, socialement détachée et laconique. Rei semble être socialement repliée sur elle-même, sans émotion, et interagit rarement avec quiconque, à l'exception de Gendo Ikari, le commandant suprême de la NERV, envers qui elle affiche d'abord une loyauté, mais avec qui elle entretient une relation généralement distante. Rei montre également un intérêt pour la psychologie et la génétique. Elle sait aussi lire en allemand. Elle aborde les problèmes de manière systématique et parle comme un robot, ou se contente de hocher la tête. Ses expressions faciales sont subtiles, et elle parle rarement au-delà du nécessaire.