Năm 2013, những quái vật khổng lồ gọi là Kaiju đã tới Trái Đất thông qua một cổng dịch chuyển không gian được gọi là "Lỗ hổng" nằm sâu dưới đáy Thái Bình Dương và tàn phá các thành phố biển nằm trên Vành đai lửa Thái Bình Dương. Loài người đã tạo nên những người máy khổng lồ, gọi là Jaeger, nhằm đối đầu với mối đe dọa ngoài hành tinh này. Mỗi Jaeger đều được điều khiển bởi hai phi công kết nối với nhau thông qua một cầu nối thần kinh để chia sẻ sức tải hệ thống thần kinh vô cùng lớn. Năm 2020, Jaeger Gipsy Danger do hai anh em Raleigh và Yancy Beckett điều khiển đã bảo vệ thành phố Anchorage trước sự tấn công của một Kaiju mang mã danh Knifehead. Sau khi Gipsy đánh bại Kaiju, cả hai người không hề biết rằng con Kaiju đó vẫn còn sống và phục kích họ, gây hư hại nặng nề cho Gipsy đồng thời ném Yancy ra khỏi buồng điều khiển và giết chết anh. Raleigh sau đó đã giết Kaiju Knifehead rồi điều khiển Gipsy một mình trở về bờ biển. Bị ám ảnh bởi cái chết của Yancy, Raleigh đã từ bỏ Chương trình Jaeger.

Năm 2025, các chính phủ trên thế giới quyết định ngừng trợ cấp cho việc lắp ráp các Jaeger nhằm tập trung vào quá trình xây dựng các bức tường khổng lồ ở ven biển, tuy nhiên các Kaiju ngày một mạnh hơn, chúng tấn công thường xuyên hơn và các Jaeger bị phá hủy còn nhanh hơn là được lắp ráp. Các Jaeger còn lại được chuyển tới Hồng Kông dưới sự chỉ huy của Nguyên soái Stacker Pentecost, người đang có kế hoạch phá hủy Lỗ hổng bằng vũ khí hạt nhân.

Pentecost gặp cựu phi công Jaeger Raleigh Becket nhằm thuyết phục anh trở lại và điều khiển Gipsy Danger. Về đến Hồng Kông, Raleigh gặp Mako Mori, giám đốc của dự án nâng cấp Jaeger. Cảm nhận được sự kết nối mạnh mẽ, Raleigh yêu cầu hợp tác điều khiển Gipsy Danger cùng với Mako, nhưng Pentecost lại chần chừ khi sử dụng cô, một phần vì tình cha con và cũng một phần vì ông biết cô vẫn đang chiến đấu chống lại nỗi sợ hãi trong quá khứ, song cuối cùng ông cũng đổi ý. Buổi chạy thử nghiệm đầu tiên gần như kết thúc trong thảm họa khi Mako chìm quá sâu trong ký ức thời thơ ấu về cuộc tấn công Kaiju đã biến cô thành trẻ mồ côi và vô tình kích hoạt khẩu súng plasma gắn trên tay của Gipsy Danger trong khi vẫn đang trong khoang chứa. Ngay sau đó, các Jaeger được giao nhiệm vụ chống lại một cuộc tấn công kép của Kaiju tại Hồng Kông. Khi các Jaeger đều bị Kaiju đánh bại, Pentecost đành phải cho Raleigh và Mako cùng kết nối để điều khiển Gipsy Danger, Jaeger duy nhất còn lại.

Trong khi đó, Newton Geiszler, một nhà khoa học nghiên cứu về Kaiju, đã chế tạo ra một thiết bị cho phép con người kết nối thần kinh với một mảnh não Kaiju, nhờ đó anh phát hiện ra Kaiju không phải những con thú hoang dã, chúng là vũ khí sinh học chiến đấu theo lệnh của một chủng tộc người ngoài hành tinh. Với sự chấp thuận từ Pentecost, anh tìm ra Hannibal Chau, trùm buôn lậu các bộ phận Kaiju, để mua một bộ não Kaiju nguyên vẹn và lặp lại thí nghiệm. Chau suy luận rằng Kaiju đang truy lùng Geiszler ở Hồng Kông vì thí nghiệm của anh đã thu hút sự chú ý của chúng. Sau khi Gipsy Danger giết chết cả hai Kaiju, Chau và đội của ông ta thu hoạch các bộ phận. Geiszler nhận ra một Kaiju đang mang thai. Con ấu thú Kaiju thoát ra ngoài nhưng chết non, tuy nhiên trước khi chết nó đã kịp tấn công và nuốt sống Hannibal Chau. Geiszler và đồng nghiệp Hermann Gottlieb kết nối với bộ não nguyên vẹn của con Kaiju con và khám phá ra rằng Lỗ hổng chỉ mở cho ADN của Kaiju, đó là lý do tại sao tất cả các nỗ lực tấn công trước đó hòng phá hủy nó đều thất bại.

Lúc này Pentecost đang chỉ huy cuộc tấn công vào cánh cổng nối giữa hai thế giới nằm ở dưới đáy Thái Bình Dương, hiện do ba Kaiju bảo vệ. Hai Jaeger còn lại tham gia cuộc tấn công là: Striker Eureka mang theo bom hạt nhân do Stacker Pentecost và Chuck Hansen điều khiển, và Gipsy Danger do Raleigh Becket và Mako Mori điều khiển. Trong cuộc chiến với Kaiju ở dưới biển Thái Bình Dương, hai Kaiju đã làm cho Striker Eureka bị hỏng nặng nên không thể đưa quả bom hạt nhân vào trong cánh cổng theo kế hoạch, Pentecost bèn ra lệnh cho Raleigh và Mako dùng chính lò hạt nhân của Gipsy Danger để kích nổ cánh cổng. Sau đó, Pentecost và Chuck đã hi sinh khi kích nổ quả bom hạt nhân mang trên người của Striker Eureka nhằm dẫn đường cho Gipsy Danger tiến vào. Raleigh và Mako mang theo xác Kaiju đã bị Pentecost và Chuck giết để tiến vào Lỗ hổng, và sau khi vượt qua Lỗ hổng thành công, Raleigh đưa Mako vào khoang cứu hộ và đẩy nó lên mặt biển, sau đó anh khởi động quy trình kích nổ lò phản ứng của Gipsy Danger bằng tay và thoát ra bằng khoang cứu hộ. Lò hạt nhân của Gipsy Danger phát nổ ở thế giới của Kaiju, phá hủy cánh cổng liên kết hai thế giới. Cả Mako và Raleigh đều sống sót nổi lên mặt biển Thái Bình Dương.

Ở đầu đoạn danh đề, Hanibal Chau dùng dao rạch bụng ấu thú Kaiju và thoát ra ngoài.