后藤裕一在北海道森林采伐期間意外發現古代遺跡中的盾牌，將其帶回東京贈予女兒。這枚刻有神秘圖騰的盾牌實為妖精族封印帝斯基多拉的關鍵禁制——六千五百萬年前毀滅植被導致恐龍滅絕的宇宙怪獸。黑色妖精貝拉與守護者莫兒、羅拉姐妹為爭奪盾牌爆發沖突，后藤一家在得知封印真相后與妖精族共同返回紋別。當羅拉姐妹奪回盾牌時，封印帝斯基多拉的巨型巖體突然崩裂，蘇醒的怪獸釋放破壞光線橫掃北海道。莫兒召喚壽命將盡的摩斯拉成蟲迎戰，母體在與幼蟲配合釋放絲線及光線壓制敵人的過程中耗盡能量沉入海底。吸收屋久島原始森林能量的幼蟲完成進化，新生摩斯拉以壓倒性力量將帝斯基多拉重新封入地殼，并通過鱗粉令荒蕪的北海道瞬間恢復生態。妖精族在確認封印完整后攜摩斯拉返回其棲息地，人類則保留著盾牌的殘片作為警示。