在北极冰层下沉睡了数万年的上古巨兽加美拉，因核试验的震动而苏醒。它并非单纯的破坏者，而是古代文明为对抗邪恶入侵者“卡奥斯”创造的生物兵器。当加美拉登陆东京，自卫队出动最先进武器仍无法伤其分毫。然而，卡奥斯紧随其后，以吞噬城市的形态降临。加美拉与卡奥斯的激战让人类陷入绝望，直到一名科学家发现加美拉吸收核辐射后能量爆发的秘密。最终，加美拉以烈火焚天之势击败卡奥斯，拖着伤痕累累的身躯沉入大海，留下人类反思：谁才是真正的怪兽？
