1999年，某个东西被货车运出了馆山市。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。在战役中，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），自己却幸运活了下来，并被派去了资料科。　　另一方面，日本政府在柘植真智子辅弼（水野久美 饰）的指挥下，召集了汤原德光（宅麻伸 饰）等科学家开始研究抵挡哥斯拉的G兵器。他们以在馆山冲发掘出来的初代哥斯拉骨骼为根底，用了四年制成了机械哥斯拉——3式机龙。柘植辅弼辞去职务，由科学技术厅长官五十岚隼人（中尾彬 饰）就任新辅弼。同时，茜被派去了机龙队，担任机龙的操作员。　　就在预备机龙测试机动时，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魂灵，忽然暴走，在城市中造成了大破坏。　　为了改良机龙，汤原改变了机龙DNA计算机的碱结构，使机龙不会再受哥斯拉叫声的搅扰。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。面临如此情形，五十岚总算同意让机龙出动。　　为了打败哥斯拉，机龙被送到了品川。茜也抱着必死的觉悟。机龙和茜的战役就这样开始了。