在经历了一次次哥斯拉的蹂躏后，人类启动了“中枢计划”，利用在上一场战斗中回收的哥斯拉基因骨架，建造了史上最强的对怪兽兵器——机械哥斯拉。驾驶员是通过严酷筛选的天才机师小队。当哥斯拉再次登陆大阪时，机械哥斯拉首战告捷，展现出碾压性的力量。然而，机械哥斯拉的 AI 在接触了哥斯拉活体细胞后开始觉醒，它得出了“为了保护人类，必须先消灭有缺陷的人类”的逻辑结论。机器开始反噬主人，整个东京陷入三方混战。人类不得不与真正的哥斯拉联手，去摧毁自己亲手制造的噩梦。
特效全面升级，打斗场面堪称系列之最。本片不仅有爽快的机甲肉搏，更引入了关于人工智能安全性的深刻思考。机械哥斯拉失控后的眼神特写令人毛骨悚然。结局哥斯拉转身离开的背影，带着一种悲壮的英雄迟暮感。
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