折しもベーリング海のアドノア島で翼竜の化石が見つかり、国立生命科学研究所の古生物学者である大前裕史を中心とした調査隊が出向する[出典 12]。そこには翼竜の巣があり、孵化した後の卵の殻と孵化していない卵があった。調査団は孵化していない卵をヘリコプターの中に持ち込み分析していたが、もう一方の卵から孵化し、核廃棄物の影響で巨大化した翼竜・ラドンが姿を現す[44][45]。逃げ惑う調査員たちに追い討ちをかけるかのごとく今度は海からゴジラが姿を現し、ラドンと戦い始める[45]。調査員たちは卵とともに辛くも島を脱出、持ち帰った卵を京都の国立生命科学研究所に持ち込んだ[32]。

無類の翼竜マニアのGフォース隊員・青木一馬は国立生命科学研究所を訪ねるが[44]、そこで卵を観察していた研究員・五条梓に部外者ということで拒否されてしまう[45]。だが、その際に悪戯心から研究室から持ち帰った卵に付着していた古代植物のサンプルから、三枝未希が微弱で奇妙な波動を感じとる[44][45]。精神開発センターで調査した結果、植物から音楽のようなテレパシー波が発信されていることが判明する[44]。さらに、子供たちが感じたメロディをコンピューターで再現された音が国立生命科学研究所で再生されると同時に、卵が突如孵化を始める[32][45]。卵からは翼竜ではなく、ゴジラザウルスの幼獣であるベビーゴジラが誕生[出典 12]。この卵はゴジラザウルスのものであり、翼竜の巣に托卵されていたのである。

その直後、同族であるベビーゴジラを探すために、ゴジラが四日市市のコンビナート地帯に上陸する[出典 12]。Gフォースの上層部はメカゴジラの出撃命令を下し、鈴鹿山中で両者は激突[出典 12]。メカゴジラの猛攻によりゴジラは圧倒されあと一歩のところまで追い詰められるが、打ち込まれたショックアンカーから体内放射のエネルギーを逆流された影響でメカゴジラの機関室に火災が発生し操縦不能に陥ったことで形勢が逆転する[出典 12]。大津付近で迎え撃ったGフォースの航空部隊と地上部隊を放射熱線でその防衛線を破ったゴジラは、大文字山方向からベビーのいる京都に進撃し国立生命科学研究所を襲うが、未希の発案で地下の細胞保存室に移されていたベビーゴジラを感知することはできず、諦めて大阪湾へ去った[出典 12]。

ベビーを研究したGフォースの兵藤は、ゴジラの腰部に第二の脳を発見し、この部分を破壊することでゴジラを倒す「Gクラッシャー計画」を立案する[44][45]。

ゴジラがベビーを求めていることを察したGフォースは、梓たちの反対を押し切り、ベビーを囮（おとり）にしてゴジラをおびき出す「ゴジラ誘き寄せ作戦」に出る[32][45]。そしてベビーは梓の付き添いのもと、ベビーキャリーで運ばれるが、時を同じくして復活したファイヤーラドンがベビーのSOSを受けて飛来し、ベビーと梓の入ったベビーキャリーを確保して千葉の幕張へ降り立つ[44][45]。駆け付けたガルーダや修復が完了したメカゴジラによりファイヤーラドンは撃退されるが、そこに同族であるベビーを保護するために東京湾からゴジラが出現する[44][45]。再び両者は幕張ベイエリアで激闘を開始する[45]。

メカゴジラはガルーダと合体してスーパーメカゴジラとなり、Gクラッシャーによってゴジラの第二の脳を破壊する[44][45]。ゴジラは力尽きるが、ファイヤーラドンが生命エネルギーを注ぎ込んだことで第二の脳が再生し、再び立ち上がる[44][45]。スーパーメカゴジラを破壊したゴジラは、ベビーとともに海へと去っていく[44][45]。
登場怪獣
ゴジラ
詳細は「ゴジラ (平成VSシリーズ)#『ゴジラvsメカゴジラ』」を参照
メカゴジラ→スーパーメカゴジラ
詳細は「メカゴジラ (平成VSシリーズ)#『ゴジラvsメカゴジラ』のメカゴジラ」を参照
ベビーゴジラ
詳細は「ゴジラジュニア#ベビーゴジラ」を参照
ラドン→ファイヤーラドン
詳細は「ラドン (架空の怪獣)#『ゴジラvsメカゴジラ』のラドン」を参照

このほか、冒頭にメカキングギドラの中央の首の残骸が登場。
登場人物

※ここでは『東宝SF特撮映画シリーズVOL.8 ゴジラVSメカゴジラ』で「主な登場人物」として掲載されている人物のみを挙げる[46]。
青木 一馬（あおき かずま）[47][48]
本作品の主人公。国連G対策センターのロボット技師[出典 13]。28歳[出典 14]。お蔵入りとなった対G戦闘マシン第1号機ガルーダの開発スタッフ[出典 15]。ガルーダへの思い入れの強さから本機のドック管理人となっていた。その後辞令を受けてGフォースへ出向し、准尉としてメカゴジラのメンテナンス要員に任命され訓練を受けていたが[52]、ゴジラ出現時に無断で京都の国立生命科学研究所を訪れていたことから、任務放棄と見なされ駐車場係に左遷される[51]。軟弱で、普段は不真面目とも見える調子のいい性格だが、技師としての腕や発想力は本物で、メカゴジラにガルーダを合体させるアイデアを出したことでロボット部門に復帰する。梓とベビーゴジラが乗ったコンテナがラドンに捕まったと知ると、正規のパイロットであるジョンソンを押しのけて自らガルーダで出撃する勇敢さも見せる。無類の翼竜（プテラノドン）マニアで[50]、履歴書にも趣味として記入したり、自作飛行メカのモチーフに用いるほど入れ込んでいる。プロフィールには、かつてスーパーX2の開発にも携わっていた経歴も記載されている[48]。愛車はエスクード・ノマド。英語が堪能で、アシモフ博士にメカゴジラとガルーダの合体案を提案する際も英語で話している。