1954年、初めてのゴジラ東京襲撃によって大阪府に首都が戻った。1966年、東海村に上陸したゴジラにより原子力発電所が破壊され、日本政府はゴジラの攻撃目標になるため原子力発電の永久放棄を決定した。1996年、原子力発電の代替を目標としてプラズマエネルギーの開発が行われていた大阪の「クリーンエネルギーファクトリー」がまたもゴジラに破壊されるのだった。奥村知治と共に生き残った辻森桐子は、1996年の13人の自衛隊員出動作戦で隊長の宮川卓也を亡くしており、復讐としてもゴジラ打倒に生命を懸けていた。
2001年、Gグラスパーの隊長となった桐子により秋葉原でスカウトされたマイクロマシンの天才・工藤元と物理学者の吉沢佳乃により対ゴジラ兵器として開発されたディメンション・タイド(ブラックホール砲)の試射によって時空の亀裂が発生、そこから太古の巨大昆虫メガニューラが現れ、卵を産み落としていく。
巨大昆虫の卵からかえったメガヌロンが人間を襲い、さらにはメガヌロンにより渋谷の地下水脈が崩壊し水没してしまう。無数のメガヌロンは羽化して成虫メガニューラになると、群れをなして奇岩島でゴジラに襲いかかった。メガニューラの群れはゴジラとの戦い、さらにディメンション・タイドにより壊滅するが、生き残りは水没した渋谷に舞い戻り、水底で眠る巨大なメガギラスにエネルギーを与える。羽化したメガギラスは周囲を破壊すると姿を消す。
ゴジラはお台場に上陸するが、その前にメガギラスが飛来。G対策本部はディメンション・タイドにより両者の消滅を図るが、メガギラスの超高周波によりディメンション・タイドが故障してしまう。ディメンション・タイドの必死の復旧作業が続く中、死闘を繰り広げるゴジラとメガギラス。果たして人類はゴジラを倒せるのだろうか。
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