二战结束后不久，日本南海惊现离奇事件，打捞船荣子丸在平静的海面上突然遇难，幸存者寥寥，前去搜救的宾果丸也一去不返。不久，南海附近的岛屿大户岛遭受到恐怖的袭击，岛上的老人声称这便是传说中的怪兽哥斯拉作怪。古生物专家山根京平教授受命前往调查，根据现场遗留的痕迹断定，这个怪物是200万年前侏罗纪时代存活下来的恐龙，并且在原子弹辐射的影响下，化身为更具破坏力的恐怖怪兽。该论断一经公布，便在日本国内引起轩然大波。政客和军队纷纷行动，意欲置哥斯拉于死地。而哥斯拉也闯入东京，进行一场毁灭性的破坏。人类的命运悬于一线……

「フランケンシュタイン対地底怪獣」の姉妹編。クローン生物のフランケンシュタインが、より怪獣的になり、分裂によって山の怪獣サンダと海の怪獣ガイラの2体に分かれる。心優しい兄のサンダと人間を食う凶暴な弟のガイラが、骨肉相食む死闘を演じる。2匹の死闘は都市を中心に展開され、従来脇役に徹してきた自衛隊が、今回は生命の細胞までも焼きつくす殺人光線兵器・メーサー光線砲戦車を登場させ、互角の闘いを演じる。この日・米合作によるフランケンシュタイン2部作は、当時の怪獣ブームから、人間不在の怪獣トーナメント化した怪獣映画に一石を投じたが、本流にはならなかった。