富士山下的小村莊在祭典期間突發山火引發混亂，天文學家白石良一（平田昭彥飾）趁亂失蹤。隨后當地接連發生滑坡與天坑等異象，巨型機器人突然現身對周邊城鎮展開破壞。白石友人渥美讓治（佐原健二飾）與地質學家安達謙治郎博士（志村喬飾）隨軍赴現場調查，發現外星人球形基地并接受其談判邀請。外星人自稱母星因核戰爭毀滅，現需地球三公里半徑土地安置幸存者，并要求與人類女性繁衍后代。在遭到聯合政府斷然拒絕后，地球防衛軍組建特裝部隊與外星勢力展開決戰。最終經過激烈戰斗，人類成功摧毀外星基地并擊退巨型機器人，但部分外星幸存者乘坐飛船逃離地球。本片作為東寶首部寬銀幕特攝作品，開創了巨型機器人與外星文明入侵的敘事先河。