ニューギニアで３億年前の大海獣が発見された。日本から派遣された探検隊の中には鬼太郎の姿もあった。隊長の上島博士は大海獣の血液採取に成功するが、暴れ出した大海獣によって探検隊は壊滅。鬼太郎と若き科学者・山田秀一だけが生き残った。名誉と大金に目がくらんだ秀一は大海獣の血を奪い、それを鬼太郎に注射。鬼太郎の体がみるみる大海獣へと変貌してゆく！

秀一は大海獣の血液を手土産に日本へ帰り着き、探検隊唯一の生き残りとしてもてはやされる。一方、大海獣となった鬼太郎も日本へたどり着くが、それが鬼太郎だとは目玉おやじでさえ分からなかった。秀一は保身のために鬼太郎抹殺を画策。その頃、秀一の妹の啓子は、彼女が渡したお守りを大海獣が持っていたことから、その正体に気付いた…。