接续前作《哥吉拉X机械哥吉拉》的故事，一年前与哥吉拉的决战，机龙受损程度37%，失去了右腕及终极武器——绝对零度炮维修组员中条义人在八王子基地负责修复机龙的工作。某日中条在他叔叔信一的别墅家渡假时，婴儿岛的小美人精灵竟然出现在他们眼前。小美人给他们一个忠告：人类用哥吉拉骸骨制造出机龙是个严重的错误，如果出动机龙，摩斯拉就会变成人类的敌人。于是信一设法说服老友也是身为总理大臣的五十岚，希望能中止机龙的计划。但就在此时，太平洋又出现哥吉拉的影踪。