东京湾水隧轰然巨响、大水灌入，突发原因不明的崩塌事件。首相官邸召集阁僚开紧急会议，大多认为“原因是地震、海底火山”，看过网络目击影片的内阁官房副长官矢口兰堂（长谷川博己）指出海中可能栖息巨大生物，内阁总理大臣辅佐官赤坂秀树（竹野内丰）及周围的人对矢口意见皆付之一笑。其后，在海上巨大不明生物现身，惊慌失措的政府相关人员收集情报追踪之际，巨大生物登陆镰仓沿路破坏建物前进，日本政府因应设置紧急对策本部下达防卫出动命令，美国国务院则派遣总统特使加代子·安·派特森（石原聪美）关切，面临未曾有的威胁，不仅日本、世界也注视其动向。自卫队与称作“哥斯拉”的巨大生物在川崎市展开大决战，究竟人类是否抵御得了这远远超出所知的“完全生物”。

这天，美国纽约附近出现了一些异常现象：太平洋上的海浪速度超乎寻常地惊人、巴哈马巨大的原始森林里竟然出现了一个类似恐龙脚印的巨大痕迹、动物们都惊慌失措，仿佛一股巨大的力量正向纽约席卷而来。
原来，世界上频繁的核试验引起的核辐射导致了气候异常和最终导致岛上蜥蜴变异。现在，它正以越来越快的步伐向纽约逼近。这下，所有的人都慌了神，美国全国的所有力量都联合了起来，目的只有一个，就是在它踏入纽约前将它干掉！

高中生瑞科（卡斯帕•凡•迪恩 Casper Van Dien 饰）毕业后，在女友卡门（丹妮丝•理查兹 Denise Richards 饰）的鼓动下，违背了父亲的意志，加入了机械化步兵学院，卡门亦加入了海军学院。
在他们参加训练不久后，地球遭到了来自外星球的昆虫袭击。瑞科的亲人均惨遭杀害，卡门将拍摄到的影像传送给了瑞科。悲愤交加的瑞科率领部下投入到了对抗外星昆虫的战斗中。
然而，军队低估了这些昆虫的实力。在一次遭遇战中，10万军队惨遭杀戮，只剩瑞科、卡门等几人侥幸逃生。瑞科亲眼目睹了恐怖的杀戮场面，意外获知了这些昆虫变得如此聪明、强大的秘密。瑞科意识到必须制造更先进的武器才能对付这些昆虫，人类的反击开始了！

近未来，地球环境逐步恶化。神秘外星殖民者通过大洋底部的虫洞“缺口”将身形庞大、残冷迅猛、身藏剧毒的怪兽接连派往地球，有条不紊地实施着它们的殖民毁灭计划。为此，人类联手打造“贼鸥计划”，制造出与怪兽体型相当的机甲战士迎战，但随着怪兽渐次进化，机甲战士全面溃败，各国政要试图修筑偏于防守的“生命之墙”以阻挡侵略者的脚步，无奈很快遭遇挫折。在此危急关头，暗中仍推进“贼鸥计划”的斯特克·潘特考斯特将军（伊德瑞斯·艾尔巴 Idris Elba 饰）找回五年前曾遭受重大打击的“危险流浪者”驾驶员（查理·汉纳姆 Charlie Hunnam 饰），并通过严格选拔为他选择了新的搭档森麻子（菊地凛子 饰）。复活的“流浪者”即将与另外三台仅存的机甲战士迎战更强大的怪兽侵略者，同时寻找彻底扫除敌人的良机。
苍茫的大海之上，人类保卫之战接连而起……

拥有幸福美满生活的大兵福德·布罗迪（亚伦·泰勒-约翰逊 Aaron Taylor-Johnson 饰），内心隐藏着一个挥之不去的阴影。15年前，他和父亲乔伊（布莱恩·科兰斯顿 Bryan Cranston 饰）、母亲桑德拉（朱丽叶·比诺什 Juliette Binoch e 饰）生活在日本。父母供职于一座大型核电站。就在福德的爸爸生日当天，一场突如其来的灾难摧毁了核电站，他的母亲在灾难中丧生，语焉不详的政府隐瞒真相，以防止核辐射的名义封锁了该地区。但是乔伊却从种种异状觉察到反常之处，十五年来他一直试图揭开当天的灾难之谜，终于发现这一切都是由一只如山一般巨大的怪兽所引起。
怪兽哥斯拉从沉睡中苏醒，令人难以预测的灾难席卷而来……