月岡は田島たちとともにゴジラの捜索に向かい、神子島に向かって泳ぐゴジラを発見する。これを受け、小林は燃料が尽きかけていた月岡に代わりを申し出て飛行機で飛び立つ。事務所に恋人の写真を残していた小林はゴジラの足止めを務めるが、攻撃隊の到着後に海へ逃れるゴジラを遮ろうとしたところで白熱光を浴びせられ、飛行機ごと島の雪山に激突して犠牲となる。これがきっかけで発生した雪崩を見た月岡たちは、小林が命と引き換えに残したヒントと捉え、爆撃で雪崩を起こしてゴジラを雪中に生き埋めにする作戦を考案する。そして、月岡も含めた戦闘機隊によって決行された作戦は成功し、ゴジラは生き埋めとなる。小林の無念を晴らした月岡は、感無量の思いで「小林、とうとうゴジラをやっつけたぞ」と呟くのだった。
制作.
監督は『恋化粧』の演出中および『獣人雪男』の準備中だった本多に代わり、『透明人間』の小田基義が担当している。
前作に続いて脚本を担当した村田武雄は、極限状態での人間ドラマを盛り込もうとの意図で、脱走囚人のエピソードを織り込んだという。村田本人はもっとこういったものを盛り込みたかったが果たせなかったとして、本作品について残念がっている。
音楽は前作の伊福部昭に替わり佐藤勝が担当。佐藤は、権威のある伊福部に対し、自身は新人登用であったと述べている。佐藤は、伊福部との差別化を意識しアメリカ映画のような洒落たメカニックな音楽を目指したが、実際にはどうしたらいいかわからずそれが作品に出ていると述懐している。ゴジラの不気味さを表現するため、録音したテープを逆回転させる技法を楽曲中に採り入れている。後年、映画音楽評論家の小林淳は、本作品の音楽について「正攻法ではありながらも若者らしい前衛風味をもたたえる音楽」と評している。
興行面では、宣伝部によってトラックに等身大のゴジラとアンギラスの作りものをジオラマ風に飾り付けた宣伝カーが用意され、撮影所でのイベントと併せて都心一円を巡回し、大いに話題となった。興行館側も劇場前に両怪獣の巨大な張りぼてを飾り、派手な宣伝が行われた様子が写真資料に残されている。また、前作同様のラジオドラマも制作・放送された（#ラジオドラマを参照）。劇中の「海洋漁業KK」関連の描写には、大洋漁業がタイアップ協力している。
特撮・美術.