Le film se déroule en 1996, après la mort de SpaceGodzilla. Pendant que le cœur nucléaire de Godzilla rentre en fusion, menaçant d'exploser et d'anéantir la Terre à tout moment, un parasite mutant apparaît et attaque la population
Des Futuriens débarquent sur Terre. Ils prétendent venir du futur où Godzilla a entièrement détruit le Japon, et proposent au gouvernement d'éliminer le monstre avec leur aide. Les Futuriens, accompagnés de quelques représentants japonais, décident de se rendre en 1944 sur une île du Pacifique où est censé vivre le dinosaure qui donnera naissance, après irradiation, à Godzilla. Mais une fois sur place, les Futuriens abandonnent trois Dorats, des petits monstres de leur époque. De retour dans le présent, tout le monde se rend compte que les Dorats ont à leur tour été irradiés et sont devenus King Ghidorah, un terrible monstre que les Futuriens contrôlent pour ravager le Japon. Godzilla, que tout le monde croyait éliminé, se réveille alors.
À une époque où les monstres parcourent la Terre, et alors que l’humanité lutte pour son avenir, Godzilla et King Kong, les deux forces les plus puissantes de la nature, entrent en collision dans une bataille spectaculaire inédite. Alors que Monarch se lance dans une mission périlleuse en terrain inconnu, et qu’il découvre des indices sur les origines des Titans, un complot humain menace d’éradiquer ces créatures – qu’elles soient bonnes ou mauvaises – de la surface de la planète.
Au lendemain de la venue du premier Godzilla en 1954, le gouvernement japonais met en place une force spécialisée dans la destruction des monstres. Très efficace, celle-ci résiste à bien des envahisseurs, mais pas à la venue d'un autre Godzilla en 1999. Le gouvernement japonais ne s'avoue pas vaincu et décide de créer un robot, à partir de la technologie de pointe et du squelette du tout premier Godzilla, pour le combattre. Akane Yashiro est nommée pilote.
Les débris de Mecha-King Ghidorah sont récupérés afin de mettre au point l'arme ultime pour détruire Godzilla : Mechagodzilla. Pendant ce temps des archéologues découvrent un œuf géant sur une île et sont attaqués par Rodan et Godzilla. L'œuf est rappatrié au Japon et un bébé Godzilla en sort, celui-ci commence à émettre des signaux qui attirent Godzilla et Rodan en ville...
Depuis des années, le Japon assiste impuissant aux attaques de Godzilla contre les sources d'énergie nucléaires. Les armes les plus dévastatrices ont été employées mais rien n'a jamais semblé pouvoir ébranler le grand monstre. Nombreux sont ceux qui ont perdu la vie en le combattant ou en tentant d'échapper aux destructions.
Un météore s'écrase en plein Pacifique. L'impact a mis au jour sur l'île de Infant Island un œuf gigantesque, mais a aussi permis au monstre Battra de se réveiller après des milliers d'années. Des personnes sont envoyées sur Infant Island pour récupérer l’œuf et font connaissance des Shobijins, sortes de petites fées, qui expliquent que l’œuf est celui de Mothra, protecteur de la Terre, tandis que Battra est un équivalent sombre de Mothra, qui possède une rancune envers l'humanité et souhaite la détruire. Mothra devra donc faire face à Battra, mais c'est sans oublier Godzilla, également réveillé par le météore, qui se joindra à la bataille.
Quand Biollante meurt, Mothra emporte son corps dérivant dans l'espace et le laisse tomber sur une autre planète où une cellule alien mange ses restes.
Des bateaux disparaissent mystérieusement sur les côtes du Japon. Steve Martin, un reporter américain, décide d'enquêter sur l’affaire. Au même moment, les insulaires de la petite île Odo redoutent la colère de Godzilla, un monstre marin vénéré depuis des temps immémoriaux. Leur village est complètement détruit. Le professeur Yamane découvre des traces de radioactivité dans le sol et en conclut que le monstre a été irradié par l'arme atomique...
47 ans se sont écoulés depuis l'apparition de Godzilla et aujourd'hui, le grand monstre est de plus en plus considéré comme une simple légende. Mais d'étranges disparitions de navires commencent à se produire et bientôt, leur origine ne fait plus de doute : Godzilla est de retour pour réduire le Japon en miettes. Au même moment, Yuri, une jeune journaliste, rencontre un vieux prophète qui lui annonce que le combat ultime pour la survie du pays est sur le point de commencer. Car cette fois, le Japon n'est pas sans défense face au roi des monstres : Baragon, Mothra et King Ghidorah, ses monstres protecteurs, vont sortir de leur sommeil pour tenter de le vaincre. Et personne ne sortira indemne de la « battle royale » qui s'annonce.
Un an après la défaite de Godzilla face à Kiryu, le Japon répare Kiryu et s'apprête à reconstruire la ville détruite. Le grand-père d'un des hommes de maintenance du robot est visité par les shojibin, les petites fées qui parlent au nom de Mothra, de vieilles connaissances puisqu'il les a rencontrées il y a 43 ans. Elles rappellent que Kiryu est bâti sur le squelette du Godzilla original et que ses os devraient reposer en paix. Si les autorités s'entêtent à utiliser le robot, Mothra ne viendra pas les aider si Godzilla refait surface et pourrait même devenir ennemie de l'humanité.
Depuis les premières apparitions de monstres géants, la Terre s'est dotée d'une force armée spécialement entraînée pour lutter contre cette nouvelle menace, dont le fer de lance est une équipe de mutants. Un jour cependant, diverses créatures attaquent de façon simultanée les grandes capitales et l'armée se retrouve totalement dépassée. Un vaisseau spatial apparaît alors et fait disparaître tous les monstres. À son bord, des extraterrestres de la planète X qui viennent prévenir les terriens qu'une comète géante est sur le point de rentrer en collision avec la Terre. Godzilla, libéré de sa prison de glace, n'a d'autre choix que d'affronter les aliens, mais un ennemi plus fort que tous les autres apparaît sur Terre : Monster X, qui deviendra Keizer Ghidorah. Godzilla doit stopper le dragon tricéphale ainsi que le météore.
Deux astronautes partent en mission d'exploration sur une planète orbitant autour de Jupiter et récemment découverte. Arrivés sur place, ils rencontrent les habitants, les Ixiens, qui sont assiégés et contraints de vivre sous terre à cause de King Ghidorah. Les Ixiens proposent un marché aux Terriens : si ceux-ci acceptent de leur prêter Godzilla et Rodan pour chasser King Ghidorah, ils offriront à la Terre un vaccin capable de guérir toutes les maladies.
Godzilla est libéré accidentellement d'un iceberg par un sous-marin nucléaire et se dirige vers Tokyo. Une expédition découvre l'île de Faro où vit une tribu indigène vénérant le dieu Kong. Après de nombreuses péripéties, l'expédition ramène King Kong au Japon mais il réussit à s'échapper. Il se met à détruire Tokyo. Les militaires construisent un barrage de pylônes électriques à haute tension mais il résiste, car il absorbe l'électricité. Il est donc invulnérable. De son côté, Godzilla reste indestructible mais montre une vulnérabilité à l'électricité. Les autorités dépassées décident d'opposer les deux monstres. Ils capturent King Kong et l'amènent au mont Fuji où se trouve Godzilla. Les deux monstres s'affrontent. King Kong subit les attaques de Godzilla jusqu'à ce que, lors d'un orage, la foudre lui redonne la force de combattre. Il électrocute Godzilla qui tombe et disparaît sous les flots tandis que King Kong retourne vers son île, Faro. Finalement, Godzilla se relèvera des flots et se dirigera vers Tokyo.
Une ancienne attraction de parc à thème en 3D à Sanrio Puroland. Un vaisseau spatial appelé Terre est envoyé pour enquêter sur la disparition de son homologue sur une planète pleine de monstres au-delà de notre système solaire. Une fois sur place, il repère rapidement le vaisseau abattu et est rapidement attaqué par Mothra et Rodan. Elle repère Godzilla et ouvre le feu sur lui, donnant à la Planète le temps de s'échapper.