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• 01

1年前にゴジラとキングシーサーに敗れ、海に沈んだメカゴジラの残骸を調査していた潜水艦「あかつき号」が、「恐龍」という言葉を残して消息を絶った。それは15年前に学会を追放された真船信三博士が操る、チタノザウルスだった。海洋学者の一之瀬は乗組員の最期の言葉から、15年前に「自らが発見した恐龍を、自由にコントロールしてみせる」として学会から異端とにらまれ、学会を追われたのみならず人間社会からも迫害された真船博士の娘・桂と接触を持つが、桂は「父（真船博士）は5年前に死んだ」と答え、追い返す。

あきらめきれない一ノ瀬は大学や研究機関を訪れて真船博士の足跡をたどるうち、書庫の隅に紛れていたために処分を免れていた研究ノートを譲り受ける。それに書かれていた真船博士の唱えた説と研究に感銘を受けた一之瀬は桂のもとを再訪し、真船博士の説と研究の素晴らしさを直に伝える。これがきっかけとなり、一ノ瀬と桂は出会いを重ねるようになる。

やがて、一之瀬と桂の間には恋愛感情が芽生えていくが、遅すぎた理解者と社会からも迫害された研究者の娘、この2人の出会いが新たな災いの火種となることを、当の2人は知るよしもなかった。

ブラックホール第3惑星人は真船博士と手を組み、天城山中の秘密基地でメカゴジラを修復し、メカゴジラ2として蘇らせていた。そして、恐龍コントロール装置実験中の事故によって死亡した桂をサイボーグとして蘇らせてメカゴジラ2と同調させ、真船親子を追放した人間社会に対する怒りをそのままメカゴジラ2の怒りとして利用しようと目論む。

翌日、ゴジラは横須賀に上陸したチタノザウルスと戦うが、その尻尾の起こす強風に苦戦を強いられたうえ、メカゴジラ2まで現れたことから窮地におちいり、その新必殺兵器「回転ミサイル」によって生き埋めにされてしまう。一方、インターポールは真船博士の足跡を追い、ブラックホール第3惑星人の基地を突き止める。一之瀬は真船邸へ向かい、待ち構えていたブラックホール第3惑星人に捕まってしまうが、それでも一之瀬は桂を説得しようと奮闘する。その結果、桂は自我を取り戻して自決し、生き埋めから復活したゴジラはメカゴジラ2を破壊してチタノザウルスを海に転落させる。一之瀬たちは桂の遺体を丘に寝かせると、海へ去っていくゴジラを静かに見守るのだった。