人类要从哥斯拉手中夺回地球的战斗仍在继续。而打败哥斯拉的关键却是某神秘机械武器，而该武器早在两万年前就已经丢失。

影片讲述了第三世界的外星人想要侵略地球，于是地球人创造了机械哥吉拉来作为武器来维护和平的故事。

接續前作“哥斯拉X機械哥斯拉”的故事，一年前與哥斯拉的決戰，機龍（機械哥斯拉Mechagodzilla）受損程度37%，失去了右腕及終極武器-絕對零度炮。 維修組員中條義人（金子升）在八王子基地負責修復機龍的工作。某日中條在他叔叔信一的別墅家渡假時，嬰兒島的小美人精靈竟然出現在他們眼前。小美人給他們一個忠告：人類用哥斯拉骸骨製造出機龍是個嚴重的錯誤，如果出動機龍，摩斯拉就會變成人類的敵人。於是信一設法說服老友也是身為總理大臣的五十嵐，希望能中止機龍的計劃。但就在此時，太平洋又出現哥斯拉的影蹤… 2004年是哥吉拉登上大銀幕的50週年，上一部作品“哥斯拉X機械哥斯拉”中，以1954年第一代哥斯拉的骨骸做成的機龍首次登場，與哥吉拉展開熾熱的戰鬥。在這次，哥斯拉同類的戰爭終於接近尾聲。關鍵就在曾經襲擊過東京的摩斯拉與嬰兒島的小美人。一直守護著摩斯...