这天，美国纽约附近出现了一些异常现象：太平洋上的海浪速度超乎寻常地惊人、巴哈马巨大的原始森林里竟然出现了一个类似恐龙脚印的巨大痕迹、动物们都惊慌失措，仿佛一股巨大的力量正向纽约席卷而来。 原来，世界上频繁的核试验引起的核辐射导致了气候异常和最终导致岛上蜥蜴变异。现在，它正以越来越快的步伐向纽约逼近。这下，所有的人都慌了神，美国全国的所有力量都联合了起来，目的只有一个，就是在它踏入纽约前将它干掉！
法属波利尼西亚的一个鬣蜥巢受到军事核试验的影响。在南太平洋，一艘日本罐头船突然遭到巨型生物的袭击，只有一名渔民幸存。NRC科学家Niko“Nick”Tatopoulos 博士正在切尔诺贝利禁区研究辐射对野生动物的影响，但被美国国务院官员打断。在塔希提岛，一名神秘的法国人向遭受创伤的幸存者询问他所目睹的一切，后者反复回答“哥吉拉”尼克被派往巴拿马和牙买加，研究通往被打捞的日本船的残骸痕迹，上面有巨大的爪痕。尼克辨认出他在沉船中发现的皮肤样本属于未知物种。他驳斥了军方的理论该生物是活恐龙，而不是推断它是核试验产生的突变体。
该生物前往纽约市，留下了一条毁灭之路。在美军之前撤离该市根据尼克的建议，用一大堆鱼引诱这个生物现身。然而，他们杀死它的尝试失败了，只会在它逃跑之前造成进一步的伤害。尼克收集了血液样本，并通过进行妊娠测试，发现这种生物是无性繁殖的，因此正在为其后代收集食物。尼克还见到了他的前女友奥黛丽·蒂蒙兹，一位有抱负的年轻新闻记者。当她拜访他时，她在他的临时军事帐篷里发现了一盘有关怪物起源的机密磁带，并将其交给了媒体。她希望将她的报告放在电视上以开启她的职业生涯，但她的老板查尔斯·凯曼在他的报告中使用了录音带，宣布这是他自己的发现，并将这种生物称为“哥斯拉”。
结果，尼克被从行动中除名，并与奥黛丽断绝关系，然后被神秘的法国人菲利普·罗奇绑架。菲利普透露自己是法国特勤局的特工，他解释说，他和他的同事一直在密切关注这些事件，以掩盖法国在创造哥斯拉的核试验中所扮演的角色。他们怀疑在城市的某个地方有一个巢穴，于是与尼克合作追踪并摧毁它。与此同时，哥斯拉重新浮出水面并潜入哈德逊河，以躲避军方第二次杀死它的尝试，并遭到海军潜艇的攻击。哥斯拉与鱼雷相撞后沉没，当局认为哥斯拉已经死亡。
尼克和菲利普的团队在奥黛丽和她的摄影师维克多·“动物”·帕洛蒂的跟随下，在麦迪逊广场花园内找到了鸟巢，里面有 200 多个鸟蛋。卵开始孵化，攻击队受到后代的攻击。尼克、动物、奥黛丽和菲利普在花园的广播亭避难，并成功发出现场新闻报道，向军方发出警报。在空军轰炸竞技场 之前的四次逃生时刻，涉及空袭的迅速反应被启动。
奥黛丽和尼克在幸存下来的成年哥斯拉从花园废墟中出现之前和解了。它对自己的孩子的死亡感到愤怒，将愤怒发泄在这四个人身上，并在曼哈顿追赶他们。经过出租车追逐后，他们设法将哥斯拉困在布鲁克林大桥的电缆内，让返回的空军射击它。哥斯拉因伤死亡，剩下的公民和当局庆祝。奥黛丽告诉凯曼，在他所做的事情之后，她不再为他工作，然后和尼克一起离开。菲利普拿走了动物正在录制的一盘磁带，并承诺在删除某些内容后将其归还，感谢尼克的帮助并分道扬镳。在麦迪逊广场花园的废墟中，一只幸存的蛋破壳而出，幼崽们发出咆哮声。