ある日、東北地方の北上川上流の秘境にて、シベリア地方にしかいないはずのアカボシウスバシロチョウが発見される。ただちに杉本生物研究所の所員2名が調査に向かうが、ともに湖の付近で原因不明の怪死を遂げる。
杉本博士の助手の魚崎、犠牲になった所員の妹で記者の由利子、カメラマンの堀口の3人は真相を解明すべく現地へ向かい、外部から隔絶された岩屋部落の人々と出会う。部落の神主は湖に眠る伝説の怪物・婆羅陀魏山神の祟りを警告して魚崎たちを追い払おうとし、湖付近で行方不明になった部落民の子供すら見捨てようとするが、迷信に固執する彼らの言動に激怒した魚崎は、部落民たちを扇動して子供の救出に向かう。しかし、彼らの前に怪獣バランが湖から出現して部落を破壊したうえ、ただちに出動した自衛隊の砲撃をものともしない。逃げ遅れた由利子と魚崎が窮地に陥る中、杉本の指示で発射された照明弾によってバランは山頂へ誘導されるが、手足から皮膜を広げて飛び去っていく。
その後、銚子沖に現れたバランを東京湾にて迎え撃った自衛隊の護衛艦隊による執拗な爆雷攻撃もその強靭な表皮には無力だったため、藤村博士の開発した特殊火薬の使用が提言されるが、藤村自身は効果に懐疑的な見解を示す。
バランはついに羽田空港へ上陸し、その都心侵攻を阻止すべく自衛隊も空港に布陣して総攻撃に出る中、ようやく特殊火薬が到着する。魚崎がトラックを利用した爆破攻撃を仕掛けるが、藤村の懸念通りバランの表皮には通用しない。しかし、杉本が部落での経験から照明弾内に時限装置付きの特殊火薬を仕込む作戦を提案する。これが功を奏し、照明弾を2発呑み込んだバランは東京湾へ逃げ込んだところで体内から爆破され、死亡する。こうしてバランの脅威は去ったものの、同時に人類はその存在の謎を解明する手段を永久に失ったのだった。
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