发现一颗巨大的陨石正朝地球方向奔来,并将于十八日内撞上地球时,美国太空总署想出阻止该陨石与地球相撞造成人类毁灭的办法:派人登陆陨石的表面,钻洞贯穿至陨石的地心,放入核弹引爆。但这一切必须要在十八日内完成。 钻油井工头(布鲁斯•威利斯)被委以重任,而他的下属(本•阿弗莱特)恰也是其女儿(丽芙•泰勒)的男朋友,此次任务能否成功完成,关系到女儿下半辈子的幸福。为此,他和下属接受了太空总署的高强度的训练,以期一夜之间从打井工人变成救世英雄。
1999年,某个东西被卡车运出了馆山市。几天后,哥斯拉登陆了馆山,特生自卫队出动与之展开了苦战。在战斗中,自卫队员家城茜(釈由美子 饰)意外害死了战友叶山二尉(森末慎二 饰),自己却侥幸活了下来,并被派去了资料科。 另一方面,日本政府在柘植真智子首相(水野久美 饰)的指挥下,召集了汤原德光(宅麻伸 饰)等科学家开始研究对付哥斯拉的G兵器。他们以在馆山冲挖掘出来的初代哥斯拉骨骼为基础,用了四年制成了机械哥斯拉——3式机龙。柘植首相辞职,由科学技术厅长官五十岚隼人(中尾彬 饰)就任新首相。同时,茜被派去了机龙队,担任机龙的操作员。 就在准备机龙测试机动时,哥斯拉又在东京湾出现了。机龙赶赴现场与哥斯拉对战,却因哥斯拉的吼声唤醒了体内的野兽灵魂,突然暴走,在城市中造成了大破坏。 为了改良机龙,汤原改变了机龙DNA计算机的碱构造,使机龙不会再受哥斯拉叫声的干扰。但由于对再次暴走的担忧,五十岚迟迟不允许出动机龙。 哥斯拉再度出现在东京湾,一路无视特生自卫队的攻击来到了品川,令城市变成了一片火海。面对如此情景,五十岚终于同意让机龙出动。 为了打败哥斯拉,机龙被送到了品川。茜也抱着必死的觉悟。机龙和茜的战斗就这样开始了。