Alors qu'ils survolent les mers pour repérer des bancs de poissons, les jeunes pilotes Tsukioka et Kobayashi rencontrent Godzilla et un autre monstre en train de se livrer une bataille féroce. Les deux créatures disparaissent dans l'océan, mais refont bientôt surface près d'Osaka, qui sera dès lors le cadre d'un combat à mort entre les deux monstres et les hommes.
D'après les rapports d'experts américains, le Japon devrait être englouti par les eaux sous trente ans. Les deux nations travaillent à chercher une solution lorsqu'un scientifique Japonais revoit l'estimation à la baisse: la disparition de l'archipel devrait intervenir dans les mois qui viennent, immergé par les vagues.