En el film anterior, se había conseguido derrotar a un nuevo Godzilla gracias a un gigantesco robot muy similar al monstruo: el Mechagodzilla o Kiryu, que ahora está en proceso de reparación. Mientras tanto, las diminutas gemelas de la Isla Infante (hogar de Mothra) proporcionan al doctor Chujo una información de vital importancia: Kiryu ha sido construido con los huesos del Godzilla original, y el espíritu del monstruo no descansará hasta que sus restos regresen al mar. Chujo se pone en contacto con el Gobierno para que destruyan el proyecto Kiryu, porque Mothra, en cuanto reaparezca Godzilla, defenderá de nuevo el Japón, pero ministros y militares desoyen la advertencia. Y el gigante verde vuelve a aparecer en Tokio, desatando una oleada de destrucción. Pronto tendrá lugar el enfrentamiento entre Godzilla y Mothra, que cuenta con la ayuda del robot gigante, aunque no está totalmente reparado.