日本を襲ったゴジラを防衛軍が撃退してから、半世紀が経とうとしていた。防衛軍はグアム島沖で消息を絶ったアメリカ海軍の原子力潜水艦を救助するため、特殊潜航艇「さつま」に出動命令を下す。現場に向かった「さつま」のクルー・広瀬は、原潜の残骸の近くで青白く光りながら移動する巨大な生物の背びれを目の当たりにする。防衛軍もゴジラ迎撃に挑むが、ゴジラに通常兵器は効かず、その進撃を食い止められない。横浜の最終防衛ラインで待ち構える防衛軍の目の前で、ゴジラとモスラ、ギドラの死闘が始まる。製作.企画の変遷.防衛軍の設定は、武器の保有を認められている組織とすることで、対ゴジラへの出動をスムーズに描写することを意図している。また、自衛隊ではなく防衛軍が設定されたことで、自身が監督した平成ガメラシリーズのようなリアルな作風ではなく、正月映画としてのお祭り要素を重視したと述べている。プロットでは、国自体を「日本民主共和国」という架空の世界観とする案も書かれていた。長谷川は、世界観については金子による裏設定に基づいて描いたと述べている。アメリカ版『GODZILLA』への言及は最初期プロットから存在していた。金子によれば、同作品が不人気だと聞いて思いついたギャグであるというが、結果として世界中に怪獣が存在しておりその対策が必要であるという設定を補強するとともに、複数の怪獣が登場することにも説得力を持たせている。金子は幼少期からモスラに思い入れがあり、本作品で爆散したことや小美人を出せなかったことなどが心残りであったと述べている。従来の作品では、兵器類などのデザインは専任の担当者が起用されていたが、本作品では美術の清水剛がこれらのデザインも手掛け、作品全体のビジュアル統括を行った。配役.主演の新山千春は、ゴジラ映画ヒロインとしては最年少であった。立花泰三役の宇崎竜童は、軍人らしくない人物として起用された。伊佐山嘉利役の天本英世は、金子が脚本段階から配役を想定していた。