沖縄海洋博の建築技師・清水敬介は、工事現場の洞穴から不思議な壁画と怪物の置物を発見した。壁画には偉大なる予言が刻まれていた。“大空に黒い山が現われる時、大いなる怪獣が現われこの世を滅ぼさんとする……しかし、赤い月が沈み西から陽が昇る時、二頭の怪獣が現われ人々を救う”。予言は的中した。ある日、真っ黒に見えた富士山が大爆発を起し、その火口からゴジラが現われたのだ。そして、アンギラスを激退して暴れ回るゴジラの前に、突如、もう一頭のゴジラが出現。すると、富士山から出てきたゴジラの肌が燃え上り、中からメカニックな姿が現われた。それは宇宙金属で造られたメカゴジラだった。闘いの途中で、計器が故障したメカゴジラは夜空に姿を消した。ゴジラも傷つき、血を流しながら海中に没した……。メカゴジラの体から飛び散った宇宙金属を調べた宮島博士は、それが、敬介の弟・正彦が沖縄の玉泉洞で拾った金属と同じであることをつきとめた。玉泉洞奥には謎の秘密基地があると考えた博士は、娘・郁子、正彦とともに玉泉洞へ向った。秘密基地はあった。しかし、メカゴジラを操るブラックホール第三惑星の地球征服司令官・黒沼が三人を待ち受けていた。博士は郁子の命とひきかえに、メカゴジラの修理を強制された。修理が終ると黒沼は三人を殺そうとするが、その時、敬介と恋人の冴子が、国際警察の南原の力を借りて、秘密基地に乗り込んで来て、三人を救出した。怪物の置物を持って安豆味城跡に向った敬介は、西の空から昇る太陽を見た。それは蜃気楼だった。“西から陽が昇る時、この置物を安豆味城の石祠の上に置け”敬介は置物に刻まれた言葉通りに実行した。すると置物の眼が太陽の光を浴びて弾き始め、その光線が突き当った海岸の絶壁が大音響とともに崩れ落ち、中から全身朱銅色の鱗に包まれた伝説怪獣・キングシーサーが現われた。しかし、なぜかキングシーサーは眠っているだけだった。その時、メカゴジラが動き出しキングシーサーに迫り、キングシーサーを再び土に埋めてしまった。キングシーサーを目覚めさせられるのは、安豆味王族の継承者・那美しかいない。那美は浜辺で全身全霊で祈祷を始めた。そして、ついにキングシーサーの瞼が開き、もうもうたる土煙の中から立ち上った！ その時、沖の方で異様な海鳴りとともに、ゴジラが巨体を見せた！ 人類を救う二頭の怪獣、ゴジラとキングシーサーは、見事にメカゴジラを壊滅させるのだった。