三大怪獣 地球最大の決戦
主演の夏木陽介も、脚本を読んで『ローマの休日』のようだと感じたという。
小泉博、星由里子、小杉義男など前作と似た役どころでの続投となった俳優が多い。当初、暗殺団首領役には土屋嘉男が予定されており、自ら衣裳のサングラスを捜し歩くなどしていたが、出演していた『赤ひげ』の撮影が終わらず、伊藤久哉が演じることとなった。
阿蘇山で掛け合いを見せる中山豊、大村千吉、加藤茂雄の3人は、本多の監督作『東京の人さようなら』でも共演しており、加藤は同作品の3人が揃っているから本多が何か面白いことをやろうと考えたのだろうと述べている。
キングギドラが逃走し、ゴジラとラドンがモスラを見送るというラストシーンは、シリーズの継続を示唆したものであった。
本作品と並行して円谷が設立した円谷プロダクションの特撮テレビドラマ『ウルトラQ』の制作も始まっており、本作品の撮影現場に円谷プロのスタッフが訪れて円谷と打ち合わせを行うことがしばしばあった。有川によれば、当時の映画スタッフはテレビ業界を下に見ていたために彼らを邪魔に感じていたといい、円谷がテレビ屋になったと陰口を叩かれたり、スタッフを引き抜かれたりするなどしていたため、テレビ業界には良い印象を持っていなかったと述懐している。
『モスラ対ゴジラ』(1964年) 横浜のシーンで、この作品に登場した「ハッピー興行社」の看板が見られる。 『地球攻撃命令 ゴジラ対ガイガン』(1972年) 劇中で本作品の映像(ゴジラとキングギドラの戦闘シーン)が使われている。 『ゴジラ キング・オブ・モンスターズ』(2019年) モンスター・ヴァースの1作。主要な登場怪獣は本作品と同一である。
デビュー以前より黒ミサの出囃子として本作品のメインテーマが使用されている。