哥斯拉的踪迹被一支科考队发现，在矿洞深处的骸骨上有两颗卵。其中一只卵中的生物已破壳而出，从矿洞中跑了出来。这头巨兽的移动痕迹显示它正朝着日本移动。根据雷达探测，巨兽已经来到了日本，而此时一个核电站发生了轻微的震动。核电站负责人老王发现了异常，他告诉妻子离开检测区，但妻子也发现了核泄漏，她和工作人员转身就跑。老王在安全门外焦急地等待着妻子，结果还是为时已晚。老王为了整个核电站的安全，只能把安全门锁死。不久后，夫妻两人在窗口见了最后一面，接着核电站在剧烈的震动下轰然倒塌，被封锁了15年。老王在这15年里一直在研究这次事故的原因，他认为这肯定不是地震引起的。于是他带着儿子小王冒死回到核电站，来到这里后他们才发现这里不仅没有核污染，而且到处都生机勃勃。
突然出现一群全副武装的人把他们抓到了一个秘密基地。在这里，老王发现了一个巨大的虫茧，正在源源不断地吸收核电站所发出的核能。这个虫茧就是当年哥斯拉骸骨上面那个破卵而出的不明生物，当年就是他跑到核电站吸收核能才导致这里轰然倒塌。此时，虫茧内的巨兽可能要破茧而出了。随着电磁脉冲的逐渐增强，虫茧内的不明生物也产生了剧烈反应，几道闪电击中了虫茧的顶部，它的外壳也逐渐开始脱落。
随后一个工作人员上前查看情况，破茧而出的穆托将整个基地的电力吸收殆尽，随后开始对基地进行破坏。人类在它面前就如同蚂蚁一样渺小，一不小心就会被踩扁。但没过多久，穆托仿佛感知到了什么，接着便挥舞翅膀飞走了。事后，基地被军方接管。老王也不幸被掉下的高架砸中，离开了人世。
博士把小王带到海军航母上，告诉了他所知道的一切。原来博士是帝王组织的一员，他们专门负责研究像穆托这样的不明生物。
几十年前，一艘核潜艇在千米深海中发现了一只海洋巨兽，美国取名叫哥斯拉。这是一只远古的掠食者之王，比人类还早几百万年。起初他们以为这是苏联搞出来的怪物，便以核试验为由用核弹攻击巨兽。谁知核弹不仅伤不了哥斯拉分毫，反而给他增加了不少能量。原来这种巨兽竟是以核能为食，穆托则是他们发现的第二只巨兽。
此时的穆托已经飞越太平洋，来到了美国夏威夷，正在啃食一颗废弃的核弹。军队的战斗机发现后，立刻将他包围准备进行攻击。正在进食的雄穆托感觉自己有被打扰到，非常不开心。穆托抬起大长腿，狠狠地砸向地面，将一架战斗机击落。它释放的电磁脉冲使战斗机失去动力，最终坠毁。
就在此时，一只巨兽出现在航母旁边，眼看就要撞上航母。但巨兽突然下沉，从航母底部悄悄游过，目标直指夏威夷岛。它的体型庞大，还没上岸就引发了巨大的海啸，即将淹没整个小岛。士兵们向天空发射信号弹。
巨兽的身影已经清晰可见，士兵们开始向它猛烈射击。然而，巨兽并没有反击，而是默默离开了这里。它的目标是岛上的雄穆托，也就是传说中的哥斯拉。两只巨兽在夏威夷打架的消息很快传遍了世界。小王的妻子通过电视了解到了这一事件。然而，雄穆托很快就飞离了夏威夷，哥斯拉则潜入海底继续追赶。同时，雌穆托也从卵中破茧而出，体型比雄穆托大两倍。
雌穆托朝着旧金山的方向前进，它的目标是与雄穆托汇合，进行繁殖。军队利用卫星找到了它们的位置。而哥斯拉也在前往旧金山的路上。将军心生一计，准备在三只巨兽汇合时，使用一枚百万级别的核弹，将它们一网打尽。军队已经准备好了一枚百万级别的核弹，打算将三只巨兽同时炸死。
一切准备就绪，两个士兵同时插入钥匙。为了避免被穆托的电磁脉冲影响，军队还特意使用了机械计时器。就在这时，雄穆托率先发动了电磁脉冲，整个旧金山瞬间失去电力。不仅如此，军队的船只和飞机，所有靠电运行的装备全部瘫痪。就在士兵们一脸懵逼时，雄穆托浮出水面，嘴里还叼着一枚没有来得及引爆的核弹。不过，雄穆托并没有独吞核弹，而是将其叼走。不久后，雄穆托飞到了市中心。原来，核弹是为雌穆托准备的。两只穆托见面后，先是寒暄了一番。
接着，雌穆托拿走了核弹，但它自己并没有吃，而是要留给肚子里的孩子。另一边，军队面临着新的问题。由于核弹使用的是机械计时器，如果在一个小时内不拆除，那么核弹将会自动引爆。届时，整个旧金山将不复存在。因此，军队急忙组织了一支敢死队，打算找到穆托并拆除核弹。
来到穆托的巢穴后，眼前的景象让他们大吃一惊。数以万计的穆托卵正在围绕着这枚核弹缓缓发育，如果不加以阻止，后果将不堪设想。此时，哥斯拉也已经找到了这里。雌穆托看后毫不在意，两只巨兽的大战正式开始。
此时的雌穆托由于刚生产完，体力尚未恢复，现在根本不是哥斯拉的对手。只见哥斯拉逐渐将雌穆托逼到墙角，接着又用力一把将它推倒在地。雌穆托试图起身，哥斯拉又上去一脚将它死死踩住。关键时刻，雄穆托及时出现，将哥斯拉拖到一旁。他又用爪子狠狠地撕扯哥斯拉的大嘴巴子。雌穆托喘了口气，然后迅速加入了战斗。
趁着巨兽们激战的时候，敢死队悄悄把核弹运走了。小王临走前，又瞥了一眼穆托那密密麻麻的胚胎，下定决心要将它们全部毁灭。他打开一辆卡车的油箱，然后点燃了它。
穆托们看到后院起火，立刻抛下哥斯拉去查看情况。数以万计的穆托卵已经化为灰烬。此时的雌穆托已经无心恋战，发出阵阵悲鸣，愤怒的它发现了小王这个罪魁祸首。哥斯拉也从地上爬起来，尾巴上还凝聚着淡蓝色的光芒。另一只远在天边的巨兽似乎也感受到了什么。雄穆托被哥斯拉的原子吐息重创，随后倒在地上，而雌穆托也受了重伤，躺在地上一动不动。敢死队趁机带着核弹离开了现场。在缠斗中，哥斯拉咬住熊穆托，然后将它甩开。熊穆托却不肯放弃，它在空中绕了一圈后又飞了回来。
