背景设定在哥斯拉袭击东京之后的第三年，地球辐射值升高，诞生了许多变异昆虫。一对拥有心灵感应能力的双胞胎孤儿小莲和小雨，在避难所中被邪教组织盯上，因为她们的血脉能唤醒传说中的怪兽“摩斯拉”。军方试图利用摩斯拉对抗即将再次出现的哥斯拉。但被唤醒的摩斯拉并非如传说中那般温顺。因环境污染导致的基因变异，摩斯拉的行为变得狂暴，它开始吞噬城市中的辐射源，误打误撞破坏了人类的生活区。双胞胎姐妹努力与摩斯拉沟通，却发现摩斯拉之所以愤怒，是因为人类偷走了它的卵作为生物武器。在哥斯拉与摩斯拉的最终决战中，姐妹俩必须做出抉择：是保护人类，还是帮助摩斯拉夺回孩子，哪怕这意味着东京的彻底毁灭。
特效相比老版有了质的飞跃，摩斯拉的鳞粉效果美轮美奂。剧情不再简单的是非黑白，而是探讨了人与自然共存的尖锐矛盾。双胞胎姐妹的演技灵气十足，最后的巨大反转令人心痛。
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