1954年，美國發現因為核子武器而被喚醒、具有超強破壞力的巨獸“哥斯拉”，並試圖使用原子彈將其消滅，然而最後僅能使其沉睡於太平洋深處。此後各國便聯合展開所謂“君主計劃”，以研究徹底消滅怪獸之方法。1999年，菲律賓某礦區發生地震，參與“君主計劃”的學者芹澤豬四郎前往調查，懷疑並非因地殼變動所引發，在陷坑中發現了蟲形怪獸“穆透”的石化卵囊，還發現有隻孵化的穆透已經逃逸。 日本一所核電廠，因為不知原因的地震引發輻射外洩，美國工程師喬·布羅迪的妻子任職於此核電廠，因而遇難。 15年後，喬·布羅迪的兒子福特，現為美國海軍上尉，專長為拆彈爆破。他居住在舊金山，與擔任護士的妻子艾麗育有一子。某日，福特接到日方的來電，他的父親因擅闖廢核電廠管制區遭逮捕，需要親人前往保釋。原來喬15年來一直執著於輻射外洩真相之追查，為此與試圖忘卻喪母傷痛的福特漸漸疏遠，艾麗鼓勵福特前往日本順道修補父子關係。