北米へは『Invasion of Astro Monster』（宇宙怪獣の侵略）の題で輸出された後、1970年に『Monster Zero』に改題して『フランケンシュタインの怪獣 サンダ対ガイラ』（The War of the Gargantuas）の再編集版との2本立てで公開された。タイトルクレジット曲が、X星人の円盤が明神湖と鷲ヶ沢からゴジラとラドンを電磁波で運び出すシーンに流れる曲に差し替えられている点以外、シーンの差し替えやBGMの追加は行なわれていない。これは当時、現地でのゴジラシリーズの興業が低迷しており、そういった改変を行なっても興行成績に影響しないためである。本作以降の昭和ゴジラシリーズ作品についても、台詞の吹き替え以外の変更点は見られない。映画監督のティム・バートンはゴジラファンとして知られ、1996年のアメリカ映画『マーズ・アタック!』は本作で出てくる弱点やクライマックスシーンなどをヒントにしているとされる。アメリカでは、前述の「ゴジラのシェー」は「ダンシング・ゴジラ」として知られている。
196X年、木星13番目の新衛星Xの調査に向かった地球連合宇宙局の富士一夫とグレン・ニックは、高度な文明を有しながらキングギドラのために地下生活を強いられているX星人と出会う。X星人の統制官はキングギドラへの対抗手段として、ガンの特効薬と引き換えに地球怪獣のゴジラとラドンを借りたいと申し出た。帰還した富士たちがX星人の要請を発表したことで、地球は歓迎ムード一色となる。さらに、自衛隊の調査でX星人の指摘どおりゴジラが日本の明神湖にいることが判明する。数日後、円盤で地球を訪れた統制官たちとの交渉が成立するが、富士とグレンはどこかうさん臭さを感じていた。かくして、X星に運ばれた二大怪獣はキングギドラを撃退する。一方、富士の妹であるハルノの恋人にして町のしがない発明屋・鳥井哲男は、珍しく自分の発明を買ってくれた波川という美女が勤める「世界教育社」に招かれるが、いつまで経っても交渉が進まない。何度も世界教育社を訪れるうち、波川がグレンの恋人であることを知って不審に思った鳥井は世界教育社の所有する目倉島の別荘に潜入するが、そこで捕らえられてしまう。これらはすべてX星人の罠であり、世界教育社は彼らの地球侵略前線基地の隠れ蓑だった。X星人がガンの特効薬データを装った音声テープで地球の植民地化を宣言すると共に、電磁波で操られて秘密裏に地球に再配置された三大怪獣の攻撃が始まり、地球は滅亡の危機に立たされる。グレンと鳥井は目倉島に囚われてしまうが、X星人であるにもかかわらずグレンへの愛を貫いて命を落とした波川が最後に託した手紙から、X星人の意外な弱点を突き止める。
東宝の二大特撮看板である「怪獣映画」と、『地球防衛軍』に始まる「空想科学映画」を融合させた作品。ストーリー面では怪獣同士の対決よりも、地球人とX星人の織りなすドラマに重点が置かれている。昭和シリーズでのゴジラが地球外へ飛び出して活躍するのは、本作が最初で最後であった。オープニングに用いられている曲は伊福部昭が戦前に帝国海軍からの委託で作曲した「古典風軍樂 吉志舞」以来、『ゴジラ』のBGM「フリゲートマーチ」などに用いられてきた旋律であり、後年にはゴジラファンとしても知られる格闘家の佐竹雅昭のリング入場曲として用いられているほか、現在は自衛隊のイメージ曲として定着している。『フランケンシュタイン対地底怪獣』に続く来日出演となるニック・アダムスは、日本のスタッフや俳優たちと積極的に交流し、明るい性格で非常に親しまれた。共演した水野久美によれば、「アメリカにいるワイフとは離婚するから結婚しよう」と、劇中さながらにしつこく口説かれたという。ラドンの暴れる特撮シーンの一部には、『空の大怪獣ラドン』や『地球防衛軍』、『モスラ』などの過去のフィルムが流用されている。その一方、かなり大規模な都市破壊用ミニチュアも新規に組まれている。劇場公開当時に流行していた、赤塚不二夫の漫画作品『おそ松くん』中のギャグ「シェー」をゴジラが行う場面があるが、これについてゴジラを演じた中島春雄は、「『シェー！』を撮ろうと言い出したのはオヤジさん（円谷英二）なんだよな」とコメントしている。劇場公開当時のフィルムには「明神湖」「鷲ヶ沢」のテロップが焼き込まれていたが、のちに失われ、2013年時点の映像ソフトでは見ることができなかった。しかし、2014年には日本映画専門チャンネルの「総力特集ゴジラ」で、「明神湖」「鷲ヶ沢」のテロップを現存プリントから復元したものが放送された。
一般にはその外見やマスコミへの露出からきわもの扱いされがちだが、1986年の時点で『ズバリ!合格の英単語』、1987年には『ズバリ!合格の英熟語』、『ズバリ!合格の英文解釈』を刊行し、大学入試英語の時事英語化にいち早く対応していたとされる。1989年の『金ピカ先生の総仕上げ時事英単語集』は著者自身が「教科書には決してでてこないが、入試にはでてくる最新の単語を網羅。（中略）私の全著作中、発売部数は最下位から2番目。一流大學受験生を対象とした著作で、内容には自信があるが、確かに売れなかった」と述懐しており、時事英語対策への著者のこだわりをしめしている。1990年に上梓した『ズバリ!合格の英作文』では難関大学の英作文（和文英訳）問題に対して「模範解答」「発想転換解答」「ゲリラ解答」の3種類の解答例を提示し、中学英語のレベルで英訳する方法を紹介した。一方、長文読解問題に対しては、「同時通訳方式」として、意味・文構造の切れ目にスラッシュを入れ、それぞれに対応する訳語をつけるという手法をとったため、「すでに英語がある程度できる人」向けといった感はいなめなかった（これは佐藤の方法にかぎらず、同時通訳〔直読直解〕方式自体がかかえる問題）。また英文法を軽視しているという点についても「ネイティブでもないかぎり、実際に英語を理解する際には英文法をつかわなければならない」という批判もある。また、発行前数年間に出題された入試問題にみられた、あまり一般的でない英単語を『ズバリ!合格の英単語』に入れていたことを自慢していたが、このような高校英語を逸脱した単語は注釈（和訳）があるのが普通であり、覚えておく必要のない単語であるという批判があった。