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.
Années 1960. Une série d'essais nucléaires français, aux alentours de l'archipel des Tuamotu, entraine la mutation d'un lézard. Trente ans plus tard, la créature monstrueuse attaque un cargo japonais croisant dans le Pacifique Sud. Le seul rescapé est transporté à Papeete, où il est interrogé par des agents de la DGSE. Il murmure le nom de « Gojira », d'après une ancienne légende japonaise. Au même moment, Nick Tatopoulos, un jeune scientifique américain travaillant pour la Commission de réglementation nucléaire des États-Unis, est prié d'abandonner ses recherches à Tchernobyl pour se rendre avec un groupe de militaires à Panama. Il découvre les gigantesque empreintes du monstre, qui a traversé le golfe et piétiné un village pour se rendre dans l'océan Atlantique.
Le physicien nucléaire Joseph Brody enquête sur de mystérieux phénomènes qui ont lieu au Japon, quinze ans après un incident qui a irradié la région de Tokyo et déchiré sa propre famille. Refusant de s’en tenir à la version officielle qui évoque un tremblement de terre, le scientifique revient sur les lieux du drame accompagné par son fils Ford, soldat dans la Navy. Ils découvrent que les incidents ne sont pas liés à une catastrophe naturelle, mais à des monstres réveillés par des essais nucléaires dans le Pacifique au lendemain de la Seconde Guerre mondiale. Ces créatures sont surveillées par une organisation nommée Monarch, mais elles menacent bientôt la sécurité de l'archipel d'Hawaï et la côte ouest des États-Unis. Au même moment, la compagne de Ford, infirmière et jeune maman, gère les blessés dans un hôpital de San Francisco.
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.
L'armée tente encore et toujours de tuer Godzilla, tandis que le Pr Shinoda suit le monstre à la trace pour tenter de percer le secret de son invulnérabilité. Un étrange météore est retrouvé au fond de l'eau et remonté. Le météore ne tarde pas à dévoiler sa vraie nature : un OVNI dont l'occupant s'intéresse de très près au pouvoir régénérateur de Godzilla ...
Des extraterrestres, venus d'un système nébulaire détruit, planifient l'invasion de la planète Terre en prenant comme couverture un parc d'attractions pour enfants. En réalité, la tour Godzilla qu'ils ont construit leur sert à contrôler Gigan et King Ghidorah qui détruisent tout sur leur chemin. Godzilla et Anguirus tentent d'arrêter les deux monstres de l’espace.
Un étrange monstre né de la pollution hante les eaux du Japon et attaque les bateaux. La créature grandit de plus en plus et gagne la terre ferme, répandant des vapeurs toxiques mortelles. L'armée et Godzilla doivent joindre leurs efforts pour tenter d'éliminer la créature...
Une ancienne légende dit que le soleil deviendra rouge et qu'un monstre du ciel viendra détruire la Terre avant d'être arrêté par deux monstres terrestres. Peu de temps après la découverte d'une grotte dédiée à une divinité ancienne, un robot ressemblant à Godzilla et envoyé par des extraterrestres apparaît et commence à tout détruire...
Devant l'accroissement de la pollution des mers, le roi de Seatopia décide de prendre des mesures : envahir le monde de la surface en envoyant le monstre Megalon. Pour aider Megalon, des agents sont envoyés dérober un robot qui servira de guide d'attaque au monstre : Jet Jaguar. Megalon détruisant tout sur son passage, on décide d'appeler Godzilla à l'aide pour vaincre le monstre.
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.
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.
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.