1999年，有个东西被卡车运出馆山市。几天后，哥斯拉登陆馆山，特生自卫队出动与它展开艰难战斗。战斗里，自卫队员家城茜（釈由美子 饰）意外导致战友叶山二尉（森末慎二 饰）死亡，自己却幸运存活，随后被调往资料科。 与此同时，日本政府在柘植真智子首相（水野久美 饰）的领导下，召集汤原德光（宅麻伸 饰）等科学家研究对付哥斯拉的G兵器。他们以在馆山冲挖掘出的初代哥斯拉骨骼为依据，历时四年制成机械哥斯拉——3式机龙。柘植首相辞职，科学技术厅长官五十岚隼人（中尾彬 饰）出任新首相。而茜被派往机龙队，成为机龙的操作员。 在准备机龙测试机动时，哥斯拉在东京湾现身。机龙前往现场与哥斯拉对战，却因哥斯拉的吼声唤醒体内野兽灵魂而突然失控，在城市里造成大规模破坏。 为改良机龙，汤原改变机龙DNA计算机的碱构造，让机龙不再受哥斯拉叫声的干扰。