前作『ガメラ対大魔獣ジャイガー』（1970年）に続き、予算の増額が行われた。経営不振の渦中にあった当時の大映の作品にあって、まずまずの興行成績を記録したことから次回作の企画も出たものの、その年に大映が倒産したため、結果として旧大映のガメラシリーズとしては最後の作品となってしまった。監督の湯浅憲明は大映倒産の報を聞いた後、1人倉庫にこもり、悔しさのあまり周り一切を叩き壊したという。本作では海底での特撮描写が多く、通常は手前に水槽を置いて特撮セットを組むが、湯浅によると本作ではセットの上部分にも水槽を置き、海底の雰囲気を出したという。タイアップでロケ先となった鴨川シーワールドの精巧なミニチュアセットが組まれたが、壊すわけにもいかず、『ガメラ対宇宙怪獣バイラス』（1968年）にも似たスケール感の乏しい戦いとなってしまった一方、当時の「大映ハレンチ青春路線」の新スターである八並映子の起用により、従来の大映特撮映画と比べて乏しかったお色気部分がパワーアップしている。八並演じる菅原ちか子がビキニ姿で登場するのは、湯浅によると「お父さんへのサービス」だという。群衆の避難シーンは大映東京撮影所そばの京王多摩川駅でロケされたが、この駅は大映撮影所の所員が通勤に使っていたなじみの駅だった。
1971年、日本の月面基地が謎の宇宙船の襲撃を受け、世界各地で謎の大型地震が発生していた。その一方、鴨川シーワールド近郊では、付属する国際海洋研究所の科学者である洋介とトム、その子供である健一とヘレンが休暇を過ごしていたが、謎の宇宙船に誘拐されてしまった。ジグラ星人を名乗る船内の宇宙人X1号は、高度な科学を有する自分たちが地球の海を管理すると宣言し、人類に降伏を要求。見せしめに東京をマグニチュード13の大地震で壊滅させる。さらに、洋介とトムを催眠術で眠らせたが、健一とヘレンは2人を連れて脱出した。4人に逃げられたジグラ星人は、X1号を地上に送り込み、健一とヘレンの暗殺を命じる。ガメラによって仁右衛門島に送り届けられた2人の通報により、国連は地球防衛軍を結成してジグラ星人に対抗しようとしたが、自衛隊のジェット機部隊は宇宙船の反撃で全滅。だが、鴨川シーワールドに潜入したX1号も、健一とヘレンに逃げられてしまう。2人が助けを呼ぶ声で飛来したガメラは、ジグラ星人の宇宙船を破壊し、母星へ帰る手段を失ったジグラ星人は、水圧の違いから巨大化。水中ではガメラを翻弄して、陸上戦ではオレンジ光線でガメラを仮死状態にして勝利を得た。陸上生物への復讐に燃えるジグラは、地球の植民地化と人類の家畜化を図る。その頃、飼育係の山田の機転で洋介とトム、そしてX1号=菅原ちか子の催眠術が解けた。ガメラを復活させるべく、洋介らは潜水球で海中へと向かう。だが、ジグラは潜水球を捕獲、洋介たちを人質に人類に降伏を迫るが拒否される。一度はジグラに敗れ、海上に足だけを出して仮死状態となったガメラだが、落雷の電気ショックで復活。ジグラが居眠りをしている隙に潜水球を救出する。ガメラと再び対決するジグラだが、ガメラはジグラを地上に引き上げた。鴨川シーワールド周辺で繰り広げられた戦いの末に、ついにジグラのオレンヂ光線を封じ、この強敵を火炎放射で倒すのだった。
これに対し、日本においては戦後国鉄80系電車で16両編成を実現するために、必要な応答性能とブレーキ力を確保する目的で、A動作弁に電磁同期弁と中継弁を付加した、電磁自動空気ブレーキであるAERブレーキがまず実用化された。これに続いてCD (AMCD)、あるいはARD (AMARD) などの形で自動空気ブレーキ機構を基礎とした電空同期ブレーキの開発が進められた。もっとも、日本で開発されたこれらの電空同期ブレーキは、いずれも機構的に未熟かつ操作が複雑で扱いづらく、またその性能も十分とは言い難いものであった。このため、1954年に営団地下鉄が第二次世界大戦後初の新規開業線区となった丸ノ内線用車両である300形に搭載予定の機器のテストベッドとして製作した、銀座線用1400形2両でWABCOから輸入されたSMEEブレーキが初採用され、少し遅れて小田急2200形電車でHSCブレーキが導入されて以降、それらの独自開発ブレーキシステムは後述の日立式を除きほとんどが淘汰あるいはHSCへの換装等によって駆逐された。以後は1980年代までこの2種が電車の標準ブレーキ方式として、レスポンスの良さから直通ブレーキ（SMブレーキ）が愛用された路面電車や、非常弁付直通ブレーキ（SMEブレーキ）で十分な程度の輸送需要しかない小規模なローカル私鉄などを除く、日本の電気鉄道ほぼ全てに広く普及した。国鉄においてもモハ90系からSEDあるいはSELDとしてHSCブレーキのデッドコピー品が本格採用され、カルダン駆動方式・発電ブレーキとともに新性能電車の定義要素の一つとなった。特に、0系新幹線電車においては国産独自開発が重視される中、同じくアメリカのウェスティングハウス・エレクトリック社およびナタル社で開発されたWNドライブと共に高速運行を支えるキー・コンポーネントとして重責を担った。当初は発電ブレーキ併用のSMEE-D、HSC-D、SED、SELDが主流であったが、1960年代中盤以降、マグ・アンプによる分巻界磁制御や界磁チョッパ制御などの実用化により、回生ブレーキを併用するHSC-RやSELR方式も採用されている。もっとも、保安ブレーキとして従来通りの自動ブレーキ機構も搭載しなければならないことによるコスト、重量、保守の手間が増大すること、また旧形車との操作の互換性の問題などから、私鉄ではこれらを嫌って電磁直通ブレーキの導入を見送るケースも少なくなかった。日本の動力近代化に貢献したもう一方の柱であった気動車においては、当初制御系等がエンジンの電装系から給電される24V電源を編成に引き通して総括制御を行っていたこと、少数単位での連結・解放が多いこと、それに既存形式との併結時の互換性維持を必要とするのに対し、関東鉄道常総線のような極稀な例外を除けば過密ダイヤとは無縁であり、電磁直通ブレーキ採用のメリットは薄く、A動作弁のDA1系ブレーキから、互換性を維持したまま高性能化できるKU動作弁のCL系ブレーキに移行している。その後、省力化と軽量化を主たる目的として一足飛びに電気指令式ブレーキが採用されるようになっている。