Une météorite s'abat dans une région montagneuse du Japon. Peu après, une jeune femme qui dit venir de la planète Mars prédit une suite de catastrophes. Une journaliste reconnaît en elle une princesse disparue et s'emploie à la protéger contre des meurtriers. Entre-temps, un monstre à trois têtes s'échappe de la météorite et se met à semer la terreur dans le pays. Pour conjurer cette menace, on doit faire appel aux forces conjuguées de trois monstres terrestres, Mothra, Rodan et Godzilla.