Vào năm 1945, khi Chiến tranh thế giới lần hai sắp sửa bước vào hồi kết, phi công kamikaze Shikishima Kōichi đã hạ cánh chiếc Mitsubishi A6M Zero của mình xuống căn cứ Nhật Bản đóng trên đảo Odo. Thợ máy trưởng Tachibana nghi ngờ rằng Shikishima đã trốn tránh nhiệm vụ vì tổ quốc quyết sinh bằng cách giả vờ như thể chiến đấu cơ của anh đang gặp trục trặc. Đêm hôm đó, một sinh vật to lớn giống khủng long tên Godzilla đã tấn công khu đồn trú và sát hại rất nhiều người. Trong cơn nguy khốn, Shikishima bỗng nhiên tê cóng đến nỗi không thể bắn con quái vật từ máy bay của mình rồi bị đánh bất tỉnh. Tachibana, người duy nhất sống sót sau cuộc tàn sát, vô cùng phẫn nộ và trách cứ Shikishima vì đã không hành động nên dẫn đến kết cục bi thương cho tất cả đồng đội trên đảo.

Shikishima trở về nhà và nhận ra rằng cha mẹ mình đã thiệt mạng trong vụ oanh tạc ở Tokyo. Do bị giằng xé bởi cảm giác tội lỗi của người sống sót, Shikishima quyết định làm công việc quét mìn và cưu mang một người phụ nữ tên Ōishi Noriko cùng đứa bé mồ côi Akiko, cả hai đều có người thân qua đời vì bom đạn. Trong khi đó, những vụ thử hạt nhân của Mỹ tại Đảo san hô vòng Bikini đã khiến Godzilla bị đột biến và trở nên mạnh mẽ hơn, đồng thời nó còn tiêu diệt một số tàu chiến của quốc gia này trước khi tiến tới Nhật Bản. Do căng thẳng với Liên Xô, Mỹ không thể đưa ra bất kỳ sự viện trợ nào với những tàu Hải quân Đế quốc Nhật Bản đã ngừng hoạt động được Tướng Douglas MacArthur phê chuẩn. Mặc khác, chính phủ Nhật cũng lo ngại về việc sẽ gây ra hoảng loạn trên diện rộng nên quyết định không thông báo cho dân chúng về mối đe dọa này.

Tháng 5 năm 1947, Shikishima cùng đội tàu quét mìn của anh được giao nhiệm vụ ngăn chặn Godzilla tiếp cận Nhật Bản. Họ thả một quả mìn vào miệng Godzilla, kích nổ nó và gây ra thiệt hại đáng kể, thế nhưng mọi thứ đều trở thành công cốc khi con quái vật nhanh chóng hồi phục vết thương. Tàu tuần dương hạng nặng Takao bất ngờ xuất hiện và giao chiến với Godzilla, nhưng cũng không thoát khỏi kết cục bi thảm sau khi lãnh nguyên luồng tia nhiệt phóng ra từ miệng nó. Shikishima trở về Tokyo rồi kể cho nghe Noriko toàn bộ mọi chuyện về mình, cũng như cuộc gặp gỡ của anh với con quái vật ấy. Vài ngày sau, Godzilla xuất hiện tại Nhật Bản và tấn công quận Ginza – nơi Noriko làm việc. Cô sống sót thần kỳ sau cuộc tấn công đầu tiên và đoàn tụ với Shikishima giữa dòng người hoảng loạn. Do bị khiêu khích bởi hỏa lực của xe tăng, Godzilla liền quyết định sử dụng tia nhiệt và quét sạch gần như toàn bộ khu vực, dẫn đến cái chết của hàng chục nghìn người. Trước tình thế ấy, Noriko đã kịp đẩy Shikishima vào con hẻm trước khi bị thổi bay theo làn sóng xung kích đến từ vụ nổ. Đau buồn vì mất mát, Shikishima thề rằng sẽ trả thù cho người mình yêu thương.

Thất vọng vì sự bàng quan của chính phủ, một thành viên thuộc đội tàu quét mìn kiêm cựu kỹ sư hải quân tên Noda Kenji đã lập ra kế hoạch tiêu diệt Godzilla bằng cách dụ con quái vật đến Vịnh Sagami trước khi bao vây nó bằng những xi-lanh Freon rồi làm vỡ chúng, từ đó giảm đi sức nổi của nước và nhấn chìm Godzilla, khiến cho áp lực nước đè bẹp nó trước khi cơ thể kịp thích nghi. Nếu kế hoạch thất bại, những túi phao lớn sẽ được thổi phồng bên dưới Godzilla để kéo con quái thú quay trở lại mặt nước với hy vọng sẽ làm nó tắt thở do áp suất giảm đột ngột. Để thực hiện kế hoạch của mình, Noda cho tuyển dụng những cựu binh hải quân làm thủy thủ đoàn trên các tàu khu trục IJN đã được giải giáp vũ khí. Trong khi đó, Shikishima lại chiêu mộ Tachibana để sửa chữa chiếc máy bay chiến đấu Kyushu J7W Shinden bị bỏ xó suốt nhiều năm trời. Anh dự định sẽ kết liễu Godzilla bằng cách phi thẳng máy bay vào miệng nó rồi kích hoạt khối thuốc nổ được quấn trên thân. Trước khi rời đi, anh cũng không quên gửi gắm cô bé Akiko cho người hàng xóm Sumiko chăm sóc.

Godzilla xuất hiện trở lại và bị Shikishima dụ vào cái bẫy do hai tàu khu trục giăng ra. Nó sống sót sau cú chìm đầu tiên và nhai đứt dây cáp trước khi bị kéo trở lại. Với sự trợ giúp của một đội tàu kéo, mọi người đã thành công lôi Godzilla lên khỏi mặt nước. Tức giận trước điều đó, con quái vật quyết định sử dụng tia nhiệt để tiêu diệt toàn bộ hạm đội kẻ thù, thế nhưng Shikishima đã kịp thời xuất hiện rồi lao thẳng máy bay vào miệng nó khiến cho phần đầu nổ tung, sau đó nguồn năng lượng của tia nhiệt cũng xé toạt toàn bộ cơ thể con ác thú. Tất cả mọi người đều hò reo ăn mừng khi biết rằng Shikishima đã kịp kích hoạt bệ phóng nhảy dù và hạ cánh đến nơi an toàn, đồng thời vị cựu phi công còn nhớ lại lời khuyên của Tachibana, rằng anh hãy buông bỏ mặc cảm đè nặng trên vai và chọn cách sống tiếp phần đời còn lại.

Sau khi biết tin Noriki vẫn còn sống, Shikishima ngay lập tức chạy đến một bệnh viện, nhìn thấy cô đang nằm trên giường bệnh và hai người đoàn tụ với những giọt nước mắt hạnh phúc. Tuy vậy, cuộc chiến vẫn chưa kết thúc, bởi Godzilla đã bắt đầu quá trình tái sinh từ một tảng thịt đang dần chìm xuống đáy đại dương sâu thẳm.