ゴジラvsモスラ
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本作品では特撮シーンが47分あり、そのうちみなとみらいのシーンが20分ほどとなっている。川北は、作品全体のバランスとしてはいいとしつつも、大河原と同様に人物側が傍観者になってしまったことが残念であったと述べている。一部では、横浜上空での光線の打ち合いを藤戸親子が見上げる構図に対して「花火大会」と称する声もあったという。
前作では大森の要望により戦闘シーンは昼間が中心となったが、本作品では再び最終決戦がナイトシーンとなった。川北は、ナイトシーンの方がみなとみらいの街並みが映えるという考えであったと述べている。大森は、ゴジラはナイトシーンが似合うが、モスラ成虫は青空が似合うと考えており、この点が不満であったと語っている。
特撮班は1992年5月8日にクランクイン。5月8日から13日には名古屋や東京、横浜の実景・空撮などのロケーション撮影が行われた。川北は、『モスラ対ゴジラ』でも名古屋のロケハンに参加していたが、本作品ロケ時には整備されるなどして当時の撮影場所の面影はなかったという。一方で、名古屋城や名古屋テレビ塔など象徴的な場所は変わらなかったため、バトラの進行ルートは『モスゴジ』でのゴジラのルートを逆行するものとなった。川北は、同じく『モスゴジ』にも登場した四日市市でもロケハンを行ったが本作品では用いられず、同市の登場は次作『ゴジラvsメカゴジラ』へ持ち越された。群衆が逃げるシーンの撮影では、前作同様雨天となったが、雨が止むのを2時間半待って撮影を強行した。
東宝スタジオでの撮影は5月19日から開始された。同日から28日にかけて特撮用大プールを使用し、フィリピン沖のゴジラとモスラ幼虫、バトラ幼虫の戦い、東京港でのモスラ幼虫と自衛隊の戦い、海上のゴジラなどを撮影した。東京港の空撮は、クレーンの先端にカメラマンを吊るして撮影している。
5月29日から6月6日には、東宝スタジオ第9ステージにて国会議事堂でのモスラの羽化シーンが撮影された。国会議事堂での羽化は1961年の『モスラ』の初期案を復活させたものである。国会議事堂のミニチュアは、モスラとの対比から1/60スケールで制作された。当初の脚本では、昼間のシーンからすぐ夜に切り替わっていたが、照明の斉藤薫からの要望により決定稿で夕景の描写が追加された。このシーンの本番では、幼虫の頭がミニチュアに挟まって動けなくなるアクシデントもあった。成虫の羽化シーンにはCG画像も製作されたが、これは未使用となった。川北は、CGではまだ感情表現がうまくいっていなかったと述べている。
6月9日にはオープンセットでのバトラ幼虫の名古屋城などの侵攻シーン、6月10日から16日には第6ステージの疑似海底でのゴジラとバトラ幼虫の対決シーンが撮影された。ゴジラとバトラ幼虫が海底火山に沈むシーンは、フォークリフトの上にセットを組み、これを引くことで地割れを表現している。
6月17日から22日には、第9ステージでバトラ幼虫の名古屋市街侵攻シーンが撮影された。さらに並行して、ミニチュアの一部を流用し赤坂でのモスラ幼虫とメーサー部隊の戦闘シーンの撮影も行われた。前者は縦移動、後者は横移動の構図に配置を変えている。前者では、大通りとテレビ塔という要素が前作での札幌のシーンと類似していたため、戦車を増やして市街戦の要素を強調している。後者では、幼虫が東京タワーの下を進む描写も合成により用意されていたが、カットされた。
6月24日から26日には、第9ステージでゴジラが丹沢山中でメーサー部隊と対決するシーンを撮影。これに並行して、オープンセットでのゴジラが富士山から出現するシーンや、インファント島の嵐のシーンなども撮影された。前者の撮影では、ナイターで大量の火薬を使用するため消防署や近隣住民へ事前に通達していたが、それでも通報が入ってしまい、消防車が出動し注意を受けることとなった。後者でのモスラの卵が土砂崩れで露出するシーンの撮影では、水落しや床の支柱をはずす通称「ばたんこ」などの仕掛けが用意されていたが、撮影が遅れたためセッティングした状態で放置されてしまい、その間に降った雨を土砂が吸収したことにより重みで支柱が外れなくなり、仕掛けをやり直すこととなった。
7月1日から9日には、大プールでモスラの卵を乗せた浮きドックやバトラ幼虫の戦闘シーンなどの撮影が行われ、合間を縫って海中のゴジラや氷山でのバトラ幼虫のシーンなどが第10ステージで撮影された。
7月18日から23日には、第9ステージでみなとみらい地区の撮影が行われた。ラストのみなとみらい21のセットは3,000個以上の電飾を使用し、製作費8,000万円、製作日数1か月をかけて製作された。前作まではミニチュア内部の電飾は美術班が外部に依頼していたが、本作品では建物の数が少ないことから特技照明班が手掛けた。美術の大澤哲三は、ビルのミニチュアが足りず、前作のビルを3分割して用いたと証言している。セット自体は広くなく、カメラの手前にミニチュアのビル群を置いているが、『vsビオランテ』のようにミニチュアのスケールを変えて遠近感を出すのではなく、1/50スケールで統一しており、画面内で立体的に見える疑似立体として表現している。
ランドマークタワーのミニチュアは高さ6メートルにおよぶ。総重量は200キログラム近いためそのままでは自重で崩壊することから、美術の大澤哲三は内部に鉄骨を組んで段階的に組み立てるという手法で作り上げた。特殊効果の渡辺忠昭や助監督の鈴木健二は、ランドマークタワーの倒壊シーンはうまくいった忘れられない撮影に挙げており、現場で唯一拍手が起こったと述懐している。
コスモクロック21の位置がずれていたり、横浜赤レンガ倉庫がある新港地区が設置されていないなど現実とは異なる部分がある。コスモクロックの電飾は本物と同様に時計となっており、助監督を務めた神谷誠はカットごとに時間を調整したり、秒針の光る速さをカメラの撮影速度に合わせるなど、苦労した旨を語っている。川北も、照明の動きによってはカットがつながらなくなってしまうため、編集の順番に気を使ったと述べている。
横浜中華街上空をモスラが飛ぶシーンは、平台2枚程度のミニチュアで撮影された。大澤によれば、中華街のシーンは当初の予定にはなく、撮影の1週間前にコンテに追加されていたといい、1/10サイズの門だけが制作され、周囲のビルは寄せ集めであった。遊び心として特撮スタッフの行きつけである中華料理店の看板も作られている。
横浜ベイブリッジのみ、オープンセットに建てられた。川北は、500坪のセットでみなとみらいからベイブリッジまで入れるのは無理であったと述べている。
8月1日から細かい撮影を行った後、特撮班は12日にクランクアップした。
モスラやバトラの飛行シーンは、前作でもワンカットだけ用いられた空撮した実景への合成が大々的に行われた。みなとみらいシーンの冒頭での、実景からモスラとバトラのセット撮影での単独カットを経て、ミニチュアでのみなとみらいの俯瞰カットを繋いだ編集がスタッフ内で高い評価を得ている。
オープニングの嵐のシーンは一部『モスラ対ゴジラ』の映像を流用している。このオープニングの特撮の撮影日（7月2日）に、映画『バットマン・リターンズ』の宣伝で来日していた映画監督のティム・バートンが特撮の川北組を表敬訪問している。
バトラが眠っている氷塊が溶けるシーンに『ノストラダムスの大予言』の映像の一カットが使われている。また、名古屋城の石垣破壊シーンには、テレビドラマ『日本沈没』第4話の姫路城倒壊シーンを流用している。
オープニングの隕石、ゴジラのシミュレーション画像のCG製作はナムコによる。川北によれば、当時は特撮班にCGのノウハウがなく、試作してみたもののうまくいかず、外部に依頼したという。ナムコとのタイアップにより、ナムコ・ワンダーエッグにて『モスラ』の公開日である7月30日にエキストラを一般公募しての撮影が行われた。
名古屋タワーのミニチュアの頭頂部は、1999年の時点で現存が確認されている。このミニチュアは、映画『モスラ3 キングギドラ来襲』（1998年）でキングギドラの名古屋襲撃シーンにも用いられた。