太平洋の奥深くにあるクレバスから突如巨大な生物が現れ、世界各国の主要都市が次々と襲われた。「カイジュウ」(怪獣)と呼称される謎の巨大生物たちの圧倒的な力を前に、人類は滅亡の危機に瀕する。最終手段として、パイロットと神経を接続して動く2人乗りの巨大ロボット「イェーガー」を稼働させ、カイジュウ退治に向かわせた。当初は人類側が優勢に持ち込んだものの、次々に現れる強力なカイジュウたちに翻弄され、やがて人類は苦境に立たされることとなった。その頃、5年前のカイジュウとの戦いでパートナーだった兄を失い、心に傷を負った元イェーガーパイロット、ローリー・ベケット(チャーリー・ハナム)は、環太平洋防衛軍の司令官、スタッカー・ペントコスト(イドリス・エルバ)の要請により、再びイェーガー計画に加えられる。イェーガーが保管されている香港の軍事施設に向かったラリーは、そこで訓練生の森マコ(菊地凛子)とパートナーを組み、共にイェーガーに乗り込んで戦うことを余儀なくされる。2人同時に心を1つにしないと操縦できないイェーガーを操縦することは、現在のラリーにとって難しいことだった。パートナーとしてラリーとマコが互いを認め合えずにいる中、またしてもカイジュウが現れる。して一抹の不安を募らせたまま、ラリーとマコはイェーガーに乗り込み、過酷な戦いへと赴く。2人は、共に心を合わせてカイジュウを倒すことができるのか。