一天，宇宙開發中心的上空發現了來歷不明的太空船，一名神秘女子出現，中心繼而受到兩隻怪獸的襲擊。超人高斯及時出現，但怪獸極之頑強，高斯幾乎不敵，幸得春野武藏之助，二人融為一體後始威力大增，而正當怪獸快被擊退之際，另一個超人迪斯忽然出現，她竟然出手阻止高斯保護地球，最後竟令高斯及武藏死於怪獸之手。太空船的目的到底是什麼？                                                                    原來，神秘女子來地球竟是為了維持宇宙的秩序，而要把地球上所有生物全部消滅！為了自救，地球各國各盡辦法，但似乎，高斯的死已是提前判了死刑。地球即將毀於一旦，大家了無辦法，除非奇蹟出現…然而，武藏的親人和隊友都堅信高斯和武藏未死，他們四出奔走，希望奇蹟真的出現！

接續前作“哥吉拉X機械哥吉拉”的故事，一年前與哥吉拉（Godzilla）的決戰，機龍（機械哥吉拉Mechagodzilla）受損程度37%，失去了右腕及終極武器-絕對零度炮。
　　維修組員中條義人在八王子基地負責修復機龍的工作。某日中條在他叔叔信一的別墅家渡假時，嬰兒島的小美人精靈竟然出現在他們眼前。小美人給他們一個忠告：人類用哥吉拉骸骨製造出機龍是個嚴重的錯誤，如果出動機龍，摩斯拉就會變成人類的敵人。於是信一設法說服老友也是身為總理大臣的五十嵐，希望能中止機龍的計劃。但就在此時，太平洋又出現哥吉拉的影蹤…