簡単なあらすじ
1) 1999年、フィリピンで石炭採掘現場で謎の陥没事故が起こり、事故現場に急行した芹沢猪四郎博士(渡辺謙)は、そこで巨大な繭を発見する。一方、日本の地方都市・雀路羅市では、稼働中の原子力発電所で働くアメリカ人のジョー・ブロディ(ブライアン・クランストン)は、妻を原子力発電所の事故で亡くす。この事故は政府によって隠蔽されてしまった。
2) ジョーの息子フォード・ブロディ(アーロン・テイラー＝ジョンソン)は、爆弾処理担当の軍人となっていた。フォードは、父親が日本で不法侵入により逮捕されたことを知り、日本に向かう。原子力発電所で、フォードたちは繭が羽化する瞬間に立ち会う。
3) 繭から羽化した巨大生物はMUTOと名付けられ、そのMUTOを追ってゴジラもホノルルへ上陸した。MUTOはもう一匹おり、同時期に繭から羽化した。そのMUTO2匹とゴジラを、核爆弾で殲滅しようとウィリアム・ステンツ少将(デヴィッド・ストラザーン)は考えて、実行するが、MUTOのメスにその爆弾を奪われてしまう。
4) フォードは、MUTOから爆弾を奪い返すが、既に時限爆弾の停止はできないほど損傷していた。そこで、船で運び、海上で爆発させることを考える。一方、MUTO2匹を倒したゴジラだったが、そこでゴジラも力尽きる。フォードも、船からヘリで救助され、無事だった。翌日、ゴジラは絶命したかと思われたが、起き上がって咆哮を上げ、姿を消すのだった。
起：謎の巨大生物
核実験がビキニ環礁で行われようとする中、実験海域に航行する巨大な三対の背びれが出現し、その謎の生物が上陸しようとした瞬間、核爆発に飲み込まれた。
1999年、フィリピンで石炭採掘現場で謎の陥没事故が起こる。事故現場に急行した芹沢猪四郎博士(渡辺謙)は、炭鉱の深部で巨大な恐竜のような生物の化石を発見する。化石には、別種の生物の繭が寄生しており、付近には巨大な何かが這い出たような痕跡が残っている。
一方、日本の地方都市・雀路羅市では、稼働中の原子力発電所で働くアメリカ人のジョー・ブロディ(ブライアン・クランストン)は、発電所に近づきつつある謎の震動と電磁波に気づいた。ジョーは、対策会議を開くべく、原子力発電所の技師である妻サンドラ・ブロディ(ジュリエット・ビノシュ)とともに発電所に向かった。
サンドラは、炉心の調査すべく原子炉へと向かい、ジョーは管制室で緊急対策会議の準備を進める。しかし、謎の咆哮と共に凄まじい揺れが発電所を襲い、原子炉が破損し放射線漏れが起きる。ジョーは雀路羅市への拡大を防ぐべく、サンドラを残したまま防御壁を閉じる。しかし、その後も揺れは収まらずついに発電所は倒壊するのだった。この事故により、妻・サンドラは死亡する。
承：繭の羽化
15年後、ブロディ夫妻の息子フォード・ブロディ(アーロン・テイラー＝ジョンソン)は、爆弾処理担当の軍人となっていた。久々の休暇で、妻子の待つサンフランシスコに戻ったフォードは、「日本で父が逮捕された」との連絡を受け、日本へと向かう。
倒壊から生き残ったジョーは、妻の死の原因を政府が隠ぺいしていると信じ、それを暴くべく日本に残っていた。そして放射線汚染のため立ち入り禁止地区となっていた雀路羅(じゃんじら)市に侵入しようとして、逮捕されたのだった。
かつての自宅に残した謎の電磁波のデータを取りに行こうとする父に付き添いフォードは雀路羅市へ侵入する。廃墟となった雀路羅市だったが、ガイガーカウンターには放射線反応は現れなかった。自宅でデータを回収する2人だが、警備隊に見つかり原発跡地内の研究施設へ連行される。
研究施設では、多くの人間が働いていた。そして、炉心があった場所には繭のようなものがありそこから電磁波が発生していた。この施設を管理しているのは「モナーク」という秘密組織であり、芹沢博士もここに所属していた。
電磁波の発生間隔が短くなり、繭は、羽化を開始する。芹沢博士は止むなく繭に電撃をあたえ殺そうと試みるが、失敗する。羽化した生物は、研究施設を破壊して東へ飛び去る。施設の倒壊に巻き込まれ、ジョーは重傷を負い死亡する。
転：MUTOとゴジラ
芹沢たち研究者や、フォードは、「MUTO(ムートー)」と名付けられた巨大怪獣を原子力空母・サラトガに乗船して追跡する。MUTOは海を越え、東を目指していた。博士はともに行動することとなったフォードに、「モナーク」が怪獣調査のために設立されたことを告げる。
約2億7000万年前の古生代、今よりも高濃度の放射線で覆われていた地球では、放射線をエネルギー源とする怪獣たちが闊歩していたが、やがて放射線量の低下により地底深くへと追いやられていた。
だが、しかし第二次世界大戦後、世界各地で核開発・実験が相次ぎ地表の放射能濃度が上昇、地表は再び巨大生物が生存可能な環境になった。1954年に米軍の潜水艦ノーチラス号がこの生き残りの怪獣を発見し、人類は核実験という名目でカモフラージュして怪獣殲滅を図るも、失敗に終わったのだった。モナークの目的は、この巨大生物「ゴジラ」を研究し、その存在を一般市民から隠蔽することだった。
この怪獣は「ゴジラ」と呼ばれることとなった。MUTOが復活した今、きっとライバルだったゴジラも復活するだろうと芹沢博士は考えていた。MUTOは、洋上でロシア海軍ボレイ型原子力潜水艦を襲い、その核燃料を捕食するためオアフ島に上陸する。怪獣はホノルル市街に侵攻し、米軍と交戦する。MUTOの電磁波攻撃により、市街は停電する。そして沖合では、ゴジラがホノルルへと上陸した。
両者は、空港で対峙するが、MUTOが飛行して逃亡。それを追跡するゴジラも、海へ消えていった。一方、アメリカのユッカマウンテン放射性廃棄物処分場に保管されていた繭から、新たなMUTOが羽化する。
新たなMUTOは、ラスベガスを破壊して行った。日本に現れたMUTOがオス、ユッカマウンテンから現れた個体がメスであり、2体のMUTOは、繁殖のために同じ場所を目指していると芹沢は推定した。ゴジラの後を追う米海軍はサンフランシスコ湾で3体の怪獣が衝突すると推測する。
結：ゴジラ vs MUTO
指揮官のウィリアム・ステンツ少将(デヴィッド・ストラザーン)は、芹沢の反対を押し切って戦略核兵器の使用許可を得る。MUTO2匹とゴジラを太平洋上へ誘引し、殲滅する作戦が実行されることとなった。
米軍は、2基の核弾頭を列車でサンフランシスコへ輸送しようと試みるが、メスのMUTOの襲撃を受け、弾頭1基は飲み込まれてしまう。もう1基の弾頭は、サンフランシスコ湾内への輸送には成功するものの、海上でオスのMUTOに奪われ、メスがサンフランシスコ市街地の”巣”へ運ばれた。奪われた弾頭の時限装置は既に起動しており、このままでは10万人以上の市民の命が危険に晒されてしまうのだった。
一方、ゴジラは軍の攻撃をものともせず、ゴールデンゲートブリッジを破壊し、市街地へ向かった。ゴジラは、フォードの妻エル・ブロディ(エリザベス・オルセン)が働く病院の近くで、2体のMUTOと相まみえる。
フォードと海軍のチームは、核弾頭の起爆を止めるため、弾頭を確保するが、損傷は激しく、時限装置を停止させることが出来ない。フォードたちは、船で弾頭を洋上へと持ち去り、少しでも市街地から引き離す作戦に移行する。一方、フォードはMUTOが既に巣に卵を生みつけていることに気づき、タンクローリーのガソリンを利用し、受精卵もろとも巣全体を爆破する。
ゴジラは、MUTOの激しい連携攻撃に苦戦を強いられるが、MUTO達が巣の爆発に気を取られた隙を突き、オスのMUTOを倒す。卵を爆破され、核弾頭をも奪われたメスのMUTOは、激怒してフォードに迫るが、ゴジラによって体内に直接放射熱線を浴びせられ、死亡する。
MUTOに勝利したゴジラだったが、傷つき、力を使い果たしたゴジラは、その場に崩れ落ちる。フォードは、死を覚悟で核弾頭を小型船で洋上へ運ぶが、駆けつけたヘリに爆発寸前で救助されるのだった。
翌日、フォードは、避難所で家族と再会を果たす。そのとき、ゴジラが突然覚醒し、茫然とその様子を見つめる人々を後目に最後の咆哮をあげ、海の深みへと姿を消していくのだった。
