影片围绕一位人类大兵的生活展开,讲述了沉睡的古代巨型怪兽被人们意外唤醒,醒来后的怪兽展现出强大的破坏能力,它的存在也震惊了世界。影片同时强调了原子弹对生物带来的直接影响。1954年,美国发现因为核武器而被唤醒、具有超强破坏力的巨兽“哥斯拉”,并试图使用核弹将哥斯拉消灭,然而最后只能使哥斯拉沉睡在太平洋深处。以后各国便联合展开所谓“帝王计划”,以研究彻底消灭怪兽之方法。1999年,菲律宾某矿区发生地震,参与“帝王计划”的学者芹泽市朗前往调查,在陷坑中发现了虫形怪兽“MUTO(穆托)”的石化卵囊,还发现有只孵化的穆托已经逃逸。同年,日本一所核电厂,因为未知原因的地震引发辐射外泄,工程师乔·布罗迪的妻子遇难。15年后,乔·布罗迪的儿子福特,现为美国海军中尉,专长为拆弹爆破。某日,福特接到日方的来电,他的父亲因擅闯废核电厂管制区遭逮捕,需要亲人前往保释。