5 năm sau khi Godzilla giết kẻ thù ngoài Trái Đất Ghidorah, Godzilla và Kong hiện là những Titan cuối cùng còn hoạt động trên bề mặt Trái Đất nếu không kể Rodan. Ở Đảo Đầu Lâu, khí hậu đã mất ổn định,cơn bão ở ngoài đảo đã đi chuyển vào trong đảo, giết tất cả người Iwi. Giờ đây, Monarch theo dõi Kong, hiện đang cư trú trong một mái vòm khổng lồ. Kong được ghé thăm bởi Jia, người bản địa Iwi cuối cùng và là con gái nuôi của Ilene Andrews, cô bé bị điếc và có thể giao tiếp với Kong qua ngôn ngữ ký hiệu.
Bernie Hayes, một cựu nhân viên của tập đoàn Apex Cybernetics và là người dẫn chương trình podcast về thuyết âm mưu Titan, trích xuất thông tin cho thấy các hoạt động mờ ám tại 1 cơ sở của Apex Pensacola, Florida. Tuy nhiên, Godzilla bất ngờ tấn công cơ sở trong cơn thịnh nộ. Trong đống đổ nát, Bernie phát hiện ra một thiết bị giống ORCA, trước đây được sử dụng để liên lạc hoặc điều khiển các Titan. Madison Russell, một người hâm mộ podcast của Bernie, mời bạn của cô ấy là Josh để điều tra nguyên nhân vụ tấn công của Godzilla. Họ cùng nhau tìm Bernie và lẻn vào căn cứ Apex đổ nát, khám phá ra một cơ sở bí mật nằm sâu dưới lòng đất. Họ vô tình bị nhốt và vận chuyển trong một chiếc container chở trứng Skullcrawler (động vật khổng lồ thuộc loài bò sát hai chân đã được Monarch phát hiện trước đây ở Đảo Đầu Lâu) qua một đường hầm ngầm đến Hồng Kông. Ở đó, họ vô tình kẹt trong một cuộc thử nghiệm của Mechagodzilla, một phiên bản cơ học của Godzilla, bằng thần giao cách cảm được điều khiển bởi Ren Serizawa, con trai của Ishirō Serizawa quá cố, thông qua mạng lưới thần kinh của Ghidorah bắt nguồn từ một cái đầu bị cắt rời mà Apex đã tìm cách lấy lại được. Thử nghiệm bị cắt ngắn do hạn chế của nguồn điện.
Trước đó, giám đốc điều hành Apex là Walter Simmons đã tuyển dụng Nathan Lind, một nhà khoa học cũ của Monarch trở thành nhà lý thuyết về Trái Đất rỗng, như một hướng dẫn viên tìm kiếm nguồn năng lượng mới trong Trái Đất Rỗng. Nathan đến Đảo Đầu Lâu và gặp Ilene, thuyết phục cô để Kong dẫn họ tới Trái Đất Rỗng. Nathan, Ilene, và một đội Apex do con gái của Walter là Maya dẫn đầu lên một chiếc sà lan đã được sửa đổi với Kong bị xích và dùng thuốc an thần nhẹ. Godzilla tấn công đoàn tàu giữa hành trình và đánh bại Kong, nhưng chỉ rút lui sau khi các con tàu vô hiệu hóa nguồn điện và lừa nó nghĩ rằng họ đã bị tiêu diệt. Nhận thấy rằng Godzilla sẽ tiếp tục tìm đến Kong nếu nó coi Kong là một mối đe dọa, họ thay đổi kế hoạch và vận chuyển Kong bằng trực thăng đến một điểm vào Trái Đất Rỗng ở Nam Cực. Jia thuyết phục Kong đi vào đường hầm và cả nhóm đi theo nó bằng phi thuyền chuyên dụng.
Bên trong Trái Đất Rỗng, họ tìm thấy một hệ sinh thái tương tự như Đảo Đầu Lâu. Sau khi đi qua nhiều cảnh quan và chạm trán với bầy rắn bay Warbat, Kong và nhóm khám phá phòng ngai vàng của tổ tiên loài Kong mô tả cuộc chiến cổ đại với đồng loại của Godzilla; họ cũng tìm thấy một chiếc rìu phát sáng làm từ gai lưng của một cá thểGodzilla khác. Khi họ tìm thấy nguồn năng lượng, Kong phát hiện ra rằng nó cũng có thể sạc lại chiếc rìu. Nhóm Apex gửi tín hiệu của nguồn năng lượng trở lại căn cứ của họ ở Hồng Kông, nhưng Godzilla, cảm nhận được năng lượng, đã đổ bộ vào Hồng Kông và dùng hơi thở nguyên tử bắn 1 lỗ trực tiếp vào phòng ngai vàng xuyên qua Trái Đất Rỗng. Kong kháng lại hơi thở nguyên tử và cuộc tấn công sau đó của các sinh vật Trái Đất Rỗng tên Hellhawk, nhưng Maya và những người còn lại trong đội Apex đã bị giết. Kong và những người sống sót trốn thoát qua lỗ đến Hồng Kông, nơi Godzilla và Kong chiến đấu một lần nữa. Mặc dù thực tế là chiếc rìu mới của Kong miễn nhiễm với hơi thở nguyên tử, nhưng Godzilla lại chiến thắng và làm Kong bất tỉnh.
Trong căn cứ Apex, Ren có cảnh báo Walter rằng họ chưa thử nghiệm nguồn năng lượng mới từ Trái Đất Rỗng, vì lo sợ hậu quả khôn lường. Tuy nhiên, Walter phớt lờ lời cầu xin của anh ta và ra lệnh cho anh ta kích hoạt Mechagodzilla. Bernie, Madison và Josh bị đội an ninh bắt và đưa đến chỗ Walter. Mechagodzilla mất kiểm soát dưới tác động của nguồn năng lượng và mạng lưới thần kinh của Ghidorah, và Ren bị điện giật chết. Mechagodzilla, nay bị chiếm hữu bởi ý thức của Ghidorah, thức tỉnh và giết Walter, sau đó xuất hiện từ chân núi Victoria Peak và tấn công Hồng Kông. Godzilla liền lao vào chiến đấu nhưng bị áp đảo trước sức mạnh của Mechagodzilla. Nhóm của Nathan quyết định hồi phục cho Kong, và Jia thuyết phục nó giúp Godzilla. Kong cứu sống Godzilla, nhưng Mechagodzilla áp đảo cả hai Titan. Josh gây chạm mạch bảng điều khiển của Mechagodzilla với bình rượu của Bernie, khiến robot bị đình trệ và cho Godzilla và Kong thời gian để hồi phục. Godzilla nạp năng lượng cho chiếc rìu bằng hơi thở nguyên tử của mình, làm tăng sức mạnh của nó và cho phép Kong chặt đầu và phá hủy Mechagodzilla. Madison, Bernie và Josh đoàn tụ với Mark Russell. Godzilla cho rằng Kong xứng đáng, giao lại Trái Đất Rỗng cho nó và ra đi trong hòa bình. Một thời gian sau, Ilene, Nathan và Jia tiếp tục theo dõi Kong, lúc này đang cai trị Trái Đất Rỗng.
