198X年。伊豆諸島の南端にある大黒島付近を鯖漁船第五八幡丸が、猛烈な暴風雨の中を懸命の航行を続けていた。乗り組み員の一人、奥村宏は大黒島の火山が爆破し、やがて巨大な物体が船に接近するのをかい間見た。東都日報の大島通信員、牧吾郎が第五八幡丸を発見した時、生存していたのは奥村ひとりだった。早速、牧は本社に連絡するが、この記事はなぜかにぎりつぶされてしまう。政府から調査を依頼された生物物理学者の林田博士は、警察病院に隔離されている奥村から話を聞き、その巨大な物体がゴジラであることを確信する。林田博士は、30年前にゴジラが東京上陸した際に二次災害で両親を失い、憎しみと復讐心から研究を始めたが、今では親しみすら感じるという。三田村首相はパニックをおそれ、当分の間、ゴジラのことを秘密にする一方、対策本部を設置した。牧は特種をにぎりつぶされた代償として林田博士と接触することを許され彼の助手尚子が奥村の妹であることを知ると、二人が対面できるように取り計らう。尚子は牧に好意を抱くが、彼の行為がスクープを狙ったためなのではないかとも疑う。ゴジラがソ連の原潜を襲い、ソ連がアメリカの攻撃だと批難したため、政府はゴジラの存在を公表する。ゴジラは井浜原発を襲い、エネルギーを吸収し、渡り鳥の鳴き声にひかれて去って行く。これを観察した林田博士は、ゴジラに帰巣本能があることを思いつき、その研究を推進する。ゴジラ退治に米ソが核爆弾を使ってほしいと申し入れるが、三田村首相は非核三原則の立場から断わる。ゴジラは東京に上陸し、晴海通りを直進して有楽町マリオンビルを破壊し、永田町を通って新宿副都心へ向かう。林田研究所では渡り鳥の鳴き声のテープが完成し、それを持って奥村と林田が伊豆大島に向かう。三原山の噴火口におびき寄せ、人工的に噴火をおこして、ゴジラをやっつけようという計画である。西新宿でゴジラが暴れ廻り、多くの人々が逃げまどい、尚子と牧は心が通い合うのを感じた。東京湾に停泊していたソ連船からゴジラに向けて核ミサイルが発射される。政府の依頼で嘉手納米軍基地から迎撃ミサイルが発射され、東京上空の成層圏で迎撃する。首都防衛用に作られたスーパーＸから発射された放射能を中和するカドミウム溶液弾で動かなくなっていたゴジラは、この核爆発で再びエネルギーを得て暴れ出す。だが、渡り鳥の鳴き声を聞きつけて伊豆大島に移動し、噴火口から落下して姿を消してしまう。