毒液和埃迪（湯姆·哈迪 Tom Hardy 飾）迎來至暗時刻。一邊是人類神秘組織的窮追猛打，一邊是外星共生體大軍入侵地球，他們一心同體，花式解鎖海陸空作戰(zhàn)新形態(tài)。面對兩邊的瘋狂追捕，這對亡命搭檔將被迫做出毀滅性決定，為他們的最后一舞拉下帷幕。

　　1999年，某個東西被卡車運(yùn)出了館山市。幾天后，哥斯拉登陸了館山，特生自衛(wèi)隊出動與之展開了苦戰(zhàn)。在戰(zhàn)斗中，自衛(wèi)隊員家城茜（釈由美子 飾）意外害死了戰(zhàn)友葉山二尉（森末慎二 飾），自己卻僥幸活了下來，并被派去了資料科。
　　另一方面，日本政府在柘植真智子首相（水野久美 飾）的指揮下，召集了湯原德光（宅麻伸 飾）等科學(xué)家開始研究對付哥斯拉的G兵器。他們以在館山?jīng)_挖掘出來的初代哥斯拉骨骼為基礎(chǔ)，用了四年制成了機(jī)械哥斯拉——3式機(jī)龍。柘植首相辭職，由科學(xué)技術(shù)廳長官五十嵐隼人（中尾彬 飾）就任新首相。同時，茜被派去了機(jī)龍隊，擔(dān)任機(jī)龍的操作員。
　　就在準(zhǔn)備機(jī)龍測試機(jī)動時，哥斯拉又在東京灣出現(xiàn)了。機(jī)龍趕赴現(xiàn)場與哥斯拉對戰(zhàn)，卻因哥斯拉的吼聲喚醒了體內(nèi)的野獸靈魂，突然暴走，在城市中造成了大破壞。
　　為了改良機(jī)龍，湯原改變了機(jī)龍DNA計算機(jī)的堿構(gòu)造，使機(jī)龍不會再受哥斯拉叫聲的干擾。但由于對再次暴走的擔(dān)憂，五十嵐遲遲不允許出動機(jī)龍。
　　哥斯拉再度出現(xiàn)在東京灣，一路無視特生自衛(wèi)隊的攻擊來到了品川，令城市變成了一片火海。面對如此情景，五十嵐終于同意讓機(jī)龍出動。
　　為了打敗哥斯拉，機(jī)龍被送到了品川。茜也抱著必死的覺悟。機(jī)龍和茜的戰(zhàn)斗就這樣開始了。