Emma Russell, ilmuwan Monarch, menciptakan alat bernama Orca untuk berkomunikasi dengan Titan. Namun, ia dan putrinya Madison diculik oleh kelompok teroris lingkungan yang dipimpin Alan Jonah. Terungkap bahwa Emma justru bekerja sama dengan mereka karena percaya Titan harus dibangunkan untuk memulihkan keseimbangan bumi.

Kelompok tersebut membebaskan Monster Zero di Antarktika, yang kemudian diketahui sebagai Ghidorah, makhluk alien berkepala tiga. Ghidorah dengan cepat menunjukkan kekuatannya, bahkan setelah Godzilla sempat dilumpuhkan oleh senjata "Penghancur Oksigen". Titan lain seperti Rodan juga dibangkitkan dan tunduk pada Ghidorah.

Sementara itu, tim Monarch menemukan bahwa Godzilla masih hidup dan berusaha memulihkannya. Dr. Serizawa mengorbankan dirinya dengan meledakkan nuklir untuk menghidupkan kembali Godzilla, yang kemudian bangkit dengan kekuatan jauh lebih besar untuk menghadapi ancaman Ghidorah.

Di Boston, Madison mencuri Orca dan tanpa sengaja menarik para Titan ke kota. Pertarungan besar terjadi antara Godzilla, Ghidorah, dan Titan lainnya. Mothra turut membantu, bahkan mengorbankan dirinya untuk memperkuat Godzilla dalam pertempuran terakhir.

Dengan kekuatan barunya, Godzilla akhirnya mengalahkan Ghidorah. Para Titan lain kemudian tunduk padanya sebagai raja baru. Setelahnya, dunia mulai pulih, dan muncul petunjuk bahwa konflik Titan berikutnya akan melibatkan Godzilla dan Kong.