圣誕之夜，卡森共和國水企業(yè)和哈里曼達拉公司簽訂協(xié)議的大廈門外，無數(shù)群眾聲討抗議。而就在此時，擔(dān)任護衛(wèi)的警察機動部隊突然掏槍對示威群眾展開無差別屠殺。血腥恐怖的事件背后，神秘病毒“火種”若隱若現(xiàn)。在與不明敵人對決過程中，草薙素子（坂本真綾 配音）和獨立機動部隊的同伴們救下了全身義體的少女津田艾瑪（茅野愛衣 配音），其身上似乎隱藏著利用虛擬記憶進行恐怖活動的事實。公安9課課長荒卷大輔（塾一久 配音）拒絕將其交給陸軍情報部穗積上校（慶長佑香 配音），而是命令草薙將艾瑪護送至501機關(guān)接受調(diào)查。草薙在少女身上不僅發(fā)現(xiàn)兩個靈魂的存在，更觸摸到了被官方、軍方可以隱藏的悲慘真相……

五年前的“舊金山事件”雖已平息，但是帝王組織對泰坦巨獸的研究從未停止。這一日，位于61號基地的巨獸摩斯拉破繭而出。艾瑪·羅素博士（維拉·法米加 Vera Farmiga 飾）利用手中的聲波設(shè)備與暴走的摩斯拉建立聯(lián)系，可是突然闖入的雇傭兵卻將一切引向不可預(yù)測的方向。原來劫走艾瑪?shù)陌瑐悾▌P爾·錢德勒 Kyle Chandler 飾），試圖借助聲波設(shè)備喚醒正沉睡在冰川中的遠古巨獸基多拉。另一方面，芹澤博士（渡邊謙 飾）輾轉(zhuǎn)找到馬克（凱爾·錢德勒 Kyle Chandler 飾），希望他能一同救回馬克的前妻——艾瑪博士。然而事態(tài)逐漸失控，在人類欲望的趨勢下，巨獸相繼蘇醒，更大的災(zāi)難籠罩在地球上空……