東京湾羽田沖で水蒸気が噴出。アクアトンネルは突然の浸水。政府は原因を海底火山の噴火か大規模な熱水噴出孔の発生と判断するが、官房副長官矢口は巨大生物の可能性を指摘する。が周囲は相手にせず。突如出現した巨大生物の尻尾が映像で流され、専門家は自重で潰れ上陸不可能というが、大田区呑川を遡上して蒲田に上陸し街を破壊していく。政府は捕獲でなく対処方針は駆除すると決定し超法規的に害獣駆除を目的とした戦後初の防衛出動となる。巨大生物は進化を繰り返し遂に二足歩行を始めた。自衛隊の対戦車ヘリコプター隊の攻撃準備が整うが、付近に住民がいたため攻撃は中止される。巨大生物はその後一旦東京湾へ姿を消す。政府は矢口を事務局長とした「巨大不明生物特設災害対策本部」を設置。巨大生物が未知の放射性元素や放射線を放出していることが判明。米国から次席補佐官や特使が来日し、巨大生物の正体は不法に投棄された大量の放射性廃棄物への耐性を持つ海洋生物が進化したゴジラ（GODZILLA）と称される生物であり、牧悟郎という学者が残した解析表を日本に提供する。巨災対は巨体を維持するエネルギーは体内原子炉の核エネルギーだと推定し、体内の血流を停止すれば活動停止するはずと判断して血液凝固促進剤の経口投与を計画する（矢口プラン）。ゴジラが再び出現して川崎市武蔵小杉に至ると住民を避難させ、自衛隊は陸と空から火力を持ってゴジラ駆逐を目指すが作戦は失敗し大田区他に侵入されてしまう。米国は米軍地中貫通爆弾MOPIIの絨毯攻撃で傷を負わせることに成功するが、ゴジラは口腔から熱焔放出したり、背部から熱線放射して全機撃墜する。首相官邸から立川広域防災基地へ避難しようとした首相が乗ったヘリコプターも撃墜され閣僚11名が死亡する。ゴジラは線路上で突然活動停止する。災害対策本部予備施設が立川に移管され、内閣総理大臣臨時代理が立てられる中、矢口は特命担当大臣に任命される。ゴジラは2週間後に活動再開が予測されたため米国と国連安保理は熱核兵器の使用を決議し多国籍軍の核攻撃プランを実施するには人道的配慮から360万人の住民移動を先行し。巨災対はゴジラが元素変換能力を持つため血液凝固剤が無力化される懸念を持っていたが、牧の解析表を解読できたお陰で血液凝固促進剤の経口投与による凍結可能を目指した。無人列車爆弾でゴジラを覚醒させ、米軍無人攻撃機群の攻撃で熱線を途切れさせ、高層ビルを爆破倒壊しゴジラを転倒させ、そこへポンプ車が接近して大量の血液凝固促進剤を口内経口投与しゴジラの凍結に成功。都心を汚染した放射性物質は半減期が20日と非常に短く人体への影響も短期間で消失すると判明。もっとも熱核攻撃カウントダウンは一時停止扱いのため、ゴジラが活動再開すれば熱核攻撃が行われることになっているため矢口は事態収拾を改めて決意した。
