警視庁外事課の駒井刑事は、マークと名乗る謎の外国人を宝石強盗団の仲間と見て追跡中、彼が逃げ込んだと思われる、ダイヤモンドの研究を行なっている宗方博士のもとを訪れてマークを発見するが、あと一歩のところで出し抜かれてダイヤを強奪されてしまう。ところが、マークもまた別の強盗団の一味と疑われて強盗団に拉致され、ダイヤを強奪されてしまう。やがて、マークが強奪したダイヤは宗方博士が開発・研究中の模造品「人造ダイヤ」であったことが判明し、マークもまた強盗団の隙を突いて逃亡する。強盗団は、数日後に横浜から運ばれるダイヤを強奪することを決意する。一方、宗方博士の助手をしている女性・昌代を護衛していた駒井と、電波異常の調査をしていた桐野の目の前で、貯炭場の石炭が空に吸い取られるという事件が起きる。原水爆実験の影響によって放射線が蓄積して一種の「吹き溜まり」状態になっている日本の上空にて、その影響によって宇宙を漂流していた単細胞生物が突然変異し、複数の単細胞が細胞分裂を繰り返しながら超巨大な宇宙細胞に融合した怪獣。炭素をエネルギー源として常食しているため、ダイヤモンドや石炭などの炭素物質を狙って世界各国の炭鉱地帯や貴金属店を襲撃する。単細胞状態では細胞全体から金庫の扉を溶かすほどの高熱を発するほか、人間やトラックを浮遊させることで排除できる。その後、北九州上空で複数の細胞が結合してクラゲ状の生物となり、巨大な触手で若戸大橋を持ち上げて破壊する。デザイン.造型.撮影用のミニチュアは、素材探しから始まって撮影手法に至るまで試行錯誤が繰り返される、大変な手間のかかったものとなった。こうして撮影が始められ、この軟らかい素材のミニチュアを水槽の中にテグスで吊り下げ、水槽下部に設置したバルブからの水流でフワフワとした宙を舞う不安定な「宇宙大怪獣」が表現されることとなった。しかし、この手法ではどうしても細かい泡が発生し、画面に映り込んでしまう。また、水道局による毎週のカルキ投入日には水道水が白く濁ってしまうため、水槽の水を透明に保つのに苦労してあまり特撮カットが稼げなかったという。雲から現れるシーンは、水槽とカメラの間にスモークを炊いて撮影している。