距离东京三百公里外的凤凰岛上，发生了一起人员被马匹踩踏而死的事件，谁知却让杉下右京（水谷丰 饰）的老搭档神户尊（及川光博 饰）找上门来。原来这座私人小岛正提供给有自卫队背景的某民兵组织作为训练基地，而该组织似乎涉嫌制造生化武器。神户受警察厅次长甲斐峰秋（石坂浩二 饰）指派，命令杉下与搭档甲斐享（成宫宽贵 饰）以调查命案的名义前往凤凰岛，暗中侦查生化武器的证据。特命系二人组在民兵组织负责人神室司（伊原刚志 饰）的引导下来到事故现场，而杉下则察觉到这起意外背后似乎有着某种人为的因素存在。 当他和随后赶来的伊丹（川原和久 饰）等人渐渐逼近事实真相时，心怀鬼胎的政要突然命令自卫队对他们采取行动……

1999年，某个东西被卡车运出了馆山市。几天后，哥斯拉登陆了馆山，特生自卫队出动与之展开了苦战。在战斗中，自卫队员家城茜（釈由美子 饰）意外害死了战友叶山二尉（森末慎二 饰），自己却侥幸活了下来，并被派去了资料科。 另一方面，日本政府在柘植真智子首相（水野久美 饰）的指挥下，召集了汤原德光（宅麻伸 饰）等科学家开始研究对付哥斯拉的G兵器。他们以在馆山冲挖掘出来的初代哥斯拉骨骼为基础，用了四年制成了机械哥斯拉——3式机龙。柘植首相辞职，由科学技术厅长官五十岚隼人（中尾彬 饰）就任新首相。同时，茜被派去了机龙队，担任机龙的操作员。 就在准备机龙测试机动时，哥斯拉又在东京湾出现了。机龙赶赴现场与哥斯拉对战，却因哥斯拉的吼声唤醒了体内的野兽灵魂，突然暴走，在城市中造成了大破坏。 为了改良机龙，汤原改变了机龙DNA计算机的碱构造，使机龙不会再受哥斯拉叫声的干扰。但由于对再次暴走的担忧，五十岚迟迟不允许出动机龙。 哥斯拉再度出现在东京湾，一路无视特生自卫队的攻击来到了品川，令城市变成了一片火海。面对如此情景，五十岚终于同意让机龙出动。 为了打败哥斯拉，机龙被送到了品川。茜也抱着必死的觉悟。机龙和茜的战斗就这样开始了。

正准备获得帝都大学的物理学教授的汤川学（福山雅治 饰）是一名不折不扣的物理学怪才，思维异于常人。这日，女警内海薰（柴崎幸 饰）接手了一单离奇的人体自燃案件，毫无头绪却又急于破案的她在同事草薙俊平的介绍下，找到了汤川学。汤川学本来不想惹麻烦上身，后来经不起内海薰的纠缠，终于答应和她携手破案。在经过一系列取证后，汤川学运用他精深的物理学知识，终于揭破了罪犯的犯罪手法，帮助警方顺利破案。 一日，内海薰又接到了一起离奇的谋杀案子。小男孩忠广自称灵魂出窍看到了疑犯的汽车，若忠广所言属实，则疑犯的嫌疑能得以洗脱，然而警方又怎能将灵魂出窍当成证供？难道忠广在说谎？内海薰自然又找到了她的“明灯”——汤川学。汤川学经过现场取证，证明了忠广的确看到了疑犯的汽车，由此为疑犯洗脱了嫌疑，同时戳穿了所谓的“灵魂出窍”，最后真相大白。 凶险棘手的案件在不断发生，而汤川学也周旋在这离奇古怪的迷局里面，一次次展现了智慧的力量。