L'équipage d'un bateau de pêche japonais, le Eikō-Maru, est frappé par un éclair de lumière qui semble jaillir de l'océan, près de l' île Odo. Un message de détresse est envoyé juste avant que le bateau ne sombre. Un bateau de sauvetage, le Bingo-Maru, est envoyé pour enquêter sur l'accident, mais rencontre le même sort. Un deuxième bateau de recherche est envoyé et trouve quelques survivants dans la zone, et comme les deux autres bateaux, fait naufrage.
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.
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
Une créature géante se manifeste dans la baie de Tokyo, avant de faire surface et de terroriser la ville. Le cabinet ministériel se réunit d'urgence, mais le Premier Ministre est incapable de prendre une décision. Les radiations mesurées sur le passage de la créature démontrent qu'elle est le triste produit d'une contamination. Plus tard, elle évolue et revient sous une forme encore plus monstrueuse, réduisant Tokyo en poussière. Devant l'ampleur de la menace, les États-Unis décident d'utiliser l'arme nucléaire sur le Japon si ce dernier échoue à éradiquer la menace, réveillant le spectre des bombardements d'Hiroshima et de Nagasaki. Une équipe de chercheurs se regroupe alors en marge des décisions du Cabinet pour déterminer comment éliminer le monstre, surnommé "Godzilla". La France et l'Allemagne finiront par s'en mêler à leur tours.
Seul rescapé de l'attaque d'un navire de pêche par des insectes géants, Hiroshi Okumura révèle que ces monstres ont été libérés à la suite du réveil d'un monstre géant, qu'il reconnaît comme étant Godzilla. Ce dernier détruit un sous-marin nucléaire russe dont il se nourrit de l'énergie, jusqu'à atteindre la taille de 80 mètres. Il se dirige ensuite vers Tokyo.
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.
Quelques cellules de Godzilla sont récupérées à Tokyo sur le lieu du combat précédent. Le professeur Shiragami est chargé de les étudier, mais malheureusement le laboratoire est attaqué et sa fille bien-aimée tuée. Le professeur abandonne le projet, et se consacre à une rose, trouvée près du corps de sa fille, et dans laquelle l'âme de cette dernière s'est, pense-t-il, réincarnée. Cinq ans plus tard, le professeur est recontacté pour créer une arme bactériologique à partir des cellules de Godzilla, car ce dernier est en train de se réveiller. Mais le professeur Shiragami mélange en fait les cellules du monstre avec celles de la fameuse rose qui est en train de mourir. Cela va donner naissance à Biollante.
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...
Un étrange astéroïde s'écrase sur Terre et l'équipe du professeur Murai part enquêter sur place. Pendant ce temps, une femme étrange prétendant être une Martienne annonce que, si l'humanité ne se repent pas, elle sera détruite. La Martienne prophétise le retour de Godzilla et Rodan, ainsi que la venue d'un monstre de l'espace appelé King Ghidorah. Les prophéties se réalisent et Ghidorah sème la terreur. Seule solution : Godzilla, Rodan et Mothra doivent accepter de coopérer pour vaincre le monstre de l'espace.
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.
Deux reporters, Ichiro Sakai et Junko Nakanishi, sont envoyés sur un site industriel dévasté par un violent cyclone. Ils y découvrent une étrange substance.
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 la fin du XX siècle, les monstres sont parqués sur l’île d’Ogasawara. Ils sont retenus sur l’île par des moyens prodigieux. Mais un jour, les barrières se dissipent et les monstres s’évadent. L’équipe du SY-3 est chargée d’enquêter. Ils se retrouvent face aux Kilaaks, des extraterrestres, auteurs du dysfonctionnement. Ils prévoient d’utiliser les monstres de l’île pour prendre le contrôle de la planète. Les monstres attaquent les capitales des plus grands pays simultanément. Un seul moyen de les arrêter, couper la liaison mentale entre les monstres et les Kilaaks.