1945, Japón – Estamos cerca del final de la Segunda Guerra Mundial. El piloto kamikaze Koichi Shikishima (Ryunosuke Kamiki) llega a la isla Oho para lo que afirma son reparaciones. Habla con el jefe de mecánicos, Sosaku Tachibana (Munetaka Aoki), quien sospecha que pudo haber huido. Koichi termina quedándose en el campamento cerca del agua.

Por la noche, se escuchan pasos atronadores. Los soldados cercanos encienden una luz y encuentran al temido Godzilla llegando para atacar. La gran bestia aplasta a los hombres y devora a algunos. Koichi intenta escapar y pierde el conocimiento en el camino, pero él y Tachibana sobreviven a su encuentro con Godzilla.

Koichi luego regresa a su aldea en Tokio, que ha sido devastada tras la guerra. Habla con un local que lo reconoce y lo culpa a él y a otros en la guerra por la muerte de sus familias, incluyendo a los propios padres de Koichi. Un día, Koichi ve a las autoridades persiguiendo a una mujer, Noriko Oishi (Minabi Hamabe), quien le entrega algo antes de seguir corriendo. Es un bebé. Tras un tiempo, Koichi contempla dejar al bebé, pero finalmente no puede hacerlo. Noriko lo encuentra nuevamente y lo sigue a su casa. Noriko le dice a Koichi que el bebé no es suyo y que lo recogió después de que sus padres fueran presumiblemente asesinados en los bombardeos. A pesar de sus objeciones iniciales, Koichi termina cuidando del niño, a quien llaman Akiko, y él y Noriko forman una familia improvisada.

Dos años después, Koichi y Noriko viven como padres de Akiko (Sae Nagatani). Koichi comienza a trabajar en un barreminas, donde conoce y se hace amigo de Kenji “Doc” Noda (Hidetaka Yoshioka), el Capitán Yoji Akitsu (Kuranosuke Sasaki) y Shiro “Kid” Mizushima (Yuki Yamada). Pronto se enteran de que Godzilla ha resurgido y se dirige de nuevo a Japón, por lo que Koichi es reclutado como artillero ya que EE. UU. no ayuda a Japón debido a tensiones con la Unión Soviética. Noriko protesta porque Koichi arriesga su vida, pero él espera que pueda ayudarles a seguir proveyendo para ellos y Akiko.

Los hombres se dirigen al agua, ganando tiempo mientras un barco más grande viene para enfrentarse a Godzilla. El lagarto gigante, ahora mutado por las pruebas nucleares de EE. UU. durante la Operación Crossroads, emerge hacia los hombres. Koichi dispara a Godzilla, a pesar de que le tiemblan las manos. La tripulación lanza una mina que entra en su boca, y disparan para hacerla explotar. A pesar de derribar brevemente a Godzilla y destruir la mitad de su rostro, comienza a regenerarse y a curar su herida. El barco Takao llega para perseguir a Godzilla, pero el monstruo se sumerge mientras carga su explosión de calor. Una luz brillante aparece, y el Takao es obliterado por Godzilla.

Koichi regresa a casa, donde le cuenta a Noriko lo sucedido en el agua. Relata su encuentro anterior con Godzilla y la culpa del superviviente que sintió después de que otros a quienes quería perecieran. Noriko lo consuela en sus brazos.

Unos días después, Ginza es atacada cuando Godzilla llega a tierra. Un tren en el que Noriko está a bordo es atacado y destrozado por la bestia, pero ella logra escapar. Koichi se da cuenta de que Noriko está en peligro y corre a la ciudad para intentar rescatarla mientras todos los demás huyen en pánico. Mientras la alcanza, el ejército intenta contraatacar a Godzilla, hasta que una vez más comienza a cargar su explosión de calor. Mientras Ginza es diezmada, una explosión retumba por la ciudad. Noriko empuja a Koichi a un callejón mientras ella es arrastrada por la explosión. Koichi no puede encontrar a Noriko y presume que está muerta mientras grita mirando la horrible escena dejada por Godzilla, que una vez más se retira al océano.

Koichi se une a una reunión con otros soldados mientras Doc propone un plan para derrotar a Godzilla utilizando sus invenciones para atrapar a la bestia bajo el agua usando tanques de Freón y esperando que la presión lo aplaste. El gobierno japonés se niega a ayudar, obligando a los hombres a llevar a cabo el plan por sí mismos. Si la trampa submarina falla, la segunda mejor esperanza es que Godzilla resurja y sea asesinado por descompresión explosiva usando globos.

Koichi encuentra a Tachibana nuevamente y obtiene su ayuda para asegurar un jet lleno de explosivos que tiene la intención de volar hacia la boca de Godzilla para destruirlo desde adentro. Koichi es consciente del riesgo que supone de no volver y dejar potencialmente huérfana a Akiko una vez más, aunque Tachibana también intenta decirle que no haga esto solo para vengar a Noriko. Deja dinero con la vecina Sumiko (Sakura Ando) que cuida de Akiko.

Los hombres comienzan a poner su plan en acción mientras Godzilla emerge una vez más. El monstruo va a tierra una vez más, pero Koichi vuela hacia él y dispara en su cara, atrayéndolo de nuevo al océano. El plan de Doc entra en acción, con los mecanismos arrastrando a Godzilla bajo el agua brevemente, pero sobrevive tanto a eso como a la explosión del globo. Otros barcos se unen para arrastrar a Godzilla bajo el agua, pero a pesar de sus esfuerzos, no logran matarlo y solo consiguen enfurecerlo más. Godzilla se prepara para otra masiva explosión de calor, con todos los soldados preparándose para una muerte inminente, hasta que Koichi regresa y vuela el jet hacia la boca de Godzilla, eyectándose justo antes del impacto (un flashback muestra que Tachibana le habló sobre el botón de eyección). La cabeza de Godzilla explota, y el resto de su cuerpo pronto se desintegra. Los demás celebran esto y que Koichi haya sobrevivido.

Cuando los hombres regresan a Tokio, Koichi encuentra a Sumiko llegando con Akiko, junto con una nota. Corren al hospital donde encuentran a Noriko viva, aunque con posible envenenamiento por radiación. Koichi se reúne con ella entre lágrimas y alegría.

La última escena que vemos es un pedazo de carne de Godzilla hundiéndose... y regenerándose...