По сюжету фильма спустя три года после победы над легендарной Мехагодзиллой Конг обосновался в Полой Земле и ищет сородичей. Годзилла тем временем поддерживает порядок между людьми и Титанами: он убил Титана Сциллу за нападение на Рим и обосновался в Колизее. Наблюдательный пост «Монарх» в Полой Земле улавливает неопознанный сигнал. Он вызывает галлюцинации у Цзя – последней выжившей из племени иви с Острова Черепа – и беспокойство у ее приемной матери, доктора Илен Эндрюс. Почувствовав сигнал, Годзилла покидает Рим: сначала нападает на АЭС во Франции, чтобы поглотить радиацию, затем направляется к логову титана Тиамата в Арктике. «Монарх» считает, что Годзилла готовится к надвигающейся угрозе.
Конг обнаруживает неизведанное царство, где выжило племя его вида, – в том числе молодая обезьяна Суко. После краткой конфронтации Конг убеждает Суко раскрыть тайну местонахождения их логова, и между ними завязывается дружба.
Эндрюс, Цзя, ветеринар Траппер и подкастер Берни Хейс отправляются в Полую Землю. Они находят разрушенный аванпост «Монарха», затем – храм и подземную часть с племенем иви: его члены общаются телепатически и живут под порталами, ведущими на поверхность. Выясняется, что сигнал был телепатическим сигналом бедствия от иви.
В храме Эндрюс находит иероглифы: тиран‑титан‑обезьяна Кинг Скар пытался завоевать мир и вел битвы с видом Годзиллы, вызвав ледниковый период. Годзилла победил, заманив врага в Полую Землю. Пророчество гласит, что Цзя – ключ к пробуждению Мотры.
Конг сражается со Кинг Скаром и его ледяным титаном Шимо. Шимо ранит Конга, но с помощью Суко он сбегает, потеряв топор. Траппер надевает на гигантского героя прототип экзоскелета, чтобы вылечить руку. Цзя пробуждает Мотру. Годзилла убивает Тиамат и поглощает излучение – его спинные пластины становятся пурпурными. Конг сталкивается с Годзиллой в Каире, что приводит к драке. Мотра успокаивает Годзиллу. Титаны сражаются с войсками Кинг Скара.
Кинг Скар и Шимо сбегают на поверхность через портал и вызывают второй масштабный ледниковый период на планете. Суко уничтожает кристалл управления, Шимо замораживает Кинг Скара, Конг эпически разбивает его на куски. Шимо отменяет ледниковый период, Годзилла отдыхает в Колизее. Цзя остаатся с Эндрюс, Мотра восстанавливает барьер и порталы. Конг возвращается в Полую Землю с Шимо и Суко, становится лидером племени.
