Năm 1995, Anno Hideaki là người viết kịch bản và đạo diễn bộ anime gây tranh cãi Neon Genesis Evangelion. Chương trình trở nên nổi tiếng tại Nhật Bản trong cộng đồng hâm mộ anime và được đông đảo công chúng biết tới thông qua sự chú ý từ giới truyền thông đại chúng. Có người tin rằng Anno lúc đầu muốn chương trình sau này trở thành bộ anime otaku, được thiết kế để vực dậy ngành công nghiệp anime đang xuống dốc, nhưng trong lúc sản xuất ông đã làm cho bộ anime phải nhận sự chỉ trích nặng nề từ bộ phận tiểu văn hóa. Sự chỉ trích lên đến đỉnh điểm với tác phẩm thành công nhưng gây tranh cãi The End of Evangelion phát hành năm 1997 và thu về 10 triệu USD. Rất nhiều cảnh nóng và bạo lực trong Evangelion khiến đài TV Tokyo phải tăng cường kiểm duyệt nội dung anime. Kết quả là khi Cowboy Bebop lần đầu phát sóng vào năm 1989, phim đã bị chỉnh sửa tương đối nhiều và chỉ có một nửa số tập được lên sóng; tuy nhiên phim vẫn trở nên nổi tiếng ở cả trong và ngoài Nhật Bản.

Evangelion đã khởi đầu cho một loạt các show mecha, còn được gọi là "post-Evangelion" hay "organic". Hầu hết chúng đều là phim về robot khổng lồ với một số nội dung phức tạp hoặc về tôn giáo, có thể kể đến RahXephon, Brain Powerd và Gasaraki. Evangelion còn dẫn đến những chương trình anime thử nghiệm chiếu vào đêm muộn, khởi đầu với Serial Experiments Lain (1998) và trở thành nơi tập trung cho các bộ anime thử nghiệm Boogiepop Phantom (2000), Texhnolyze (2003) và Paranoia Agent (2004). Những bộ phim điện ảnh anime thử nghiệm cũng phát hành vào thập niên 1990, đáng chú ý nhất là siêu phẩm cyberpunk giật gân Ghost in the Shell (1995)[6] – nguồn ảnh hưởng cực lớn của bộ phim điện ảnh Mỹ Ma trận (1999).[7][8][9] Ghost in the Shell, bên cạnh Evangelion và sê-ri neo-noir viễn Tây vũ trụ Cowboy Bebop đã giúp tăng cường nhận thức về anime trên thị trường quốc tế.[10]

Năm 1997, Công chúa Mononoke của Miyazaki Hayao trở thành bộ phim điện ảnh anime đắt đỏ nhất tính đến thời điểm đó, với chi phí sản xuất là 20 triệu USD. Miyazaki còn đích thân kiểm tra từng tấm hình trong 144.000 cel[11] và ước tính phải vẽ lại tới 80.000 bức.[12] Đến năm 1998, hơn 100 chương trình anime đã lên sóng trên truyền hình ở Nhật Bản, bao gồm loạt phim nổi tiếng dựa trên nhượng quyền trò chơi điện tử Pokémon. Những bộ anime khác gặt hái thành công quốc tế trong thập niên 1990 là Dragon Ball Z, Thủy thủ Mặt Trăng và Digimon; thành công của những show này khiến quốc tế thừa nhận các dòng phim võ thuật siêu anh hùng, mahō shōjo và hành động-phiêu lưu. Đặc biệt, Dragon Ball Z và Thủy thủ Mặt Trăng đều được lồng tiếng sang hàng tá ngôn ngữ trên thế giới. Một bộ anime thành công vang dội khác là One Piece, dựa trên bộ manga bán chạy nhất mọi thời đại và vẫn còn được sản xuất đến nay.