Las continuas desapariciones de barcos pesqueros en pleno océano Pacífico provocan un clima de temor e incertidumbre en Japón. Un equipo de investigadores, dirigidos por el Dr. Yamane, es enviado a la isla Odo, donde descubren las huellas de una enorme criatura. Los nativos de la isla afirman que el culpable es un ser legendario llamado Godzilla. El monstruo abandona la isla y se dirige hacia Tokio, sembrando por el camino el caos y la destrucción, sin que las fuerzas militares japonesas puedan detenerlo.

El Dr. Yamane llega a la conclusión de que las pruebas atómicas realizadas en el océano Pacífico desplazaron a una criatura mutante de su hábitat submarino y han provocado en él una terrible mutación, convirtiéndolo en un ser radioactivo inmune a las balas y las bombas.

Un joven científico, colega del Dr. Yamane, llamado Daisuke Serizawa parece tener la solución para acabar definitivamente con Godzilla.