故事发生在美丽的志摩市。因交通意外失去母亲的小男孩相泽透，一天在好奇心的驱使下，在海岛上找到一块闪烁着红光的石头，上面还有一枚蛋。刚握在手里，从蛋里竟孵出一只小乌龟来，为了纪念母亲生前对他的昵称，小透给小乌龟起名为“透透”，并瞒着父亲孝介把透透养在家里。
　　平常在家里不爱说话的小透，由此一天天的开朗起来，这让孝介感到惊讶而欣慰。然而，事情并没有这么简单，这并不是普通的小乌龟，它不但生长速度惊人，而且还懂得制造气流在空中飞行，青梅竹马的邻家女孩西尾麻衣了解到这一切，她告诉小透，透透有可能是33年前以自爆方式拯救了志摩市的怪兽加美拉。后来，透透长大到实在没法遮掩，小透便把它搬进了海边一个秘密小屋。
　　麻衣原来一直有心脏毛病，翌日她将要到名古屋的大医院动手术。得知此事，小透决定要送给麻衣当地流传能带来好运的绯红色守护石，而这块守护石，正是透透出生时那块发出红光的石头窝，麻衣为此向“两个小透”都表示感激。
　　一天，小屋里的透透突然不见踪影，小透正要四出寻找，一头凶恶的蜥蜴怪兽积达士出现，不仅在市镇上大肆破坏，还掠食人类。孝介赶到现场，打算带儿子和他的小伙伴脱离险境，却不知积达士已经在背后张开了血盆大口。千钧一发之际，一个庞大身影闪过将积达士撞开，果然，透透就是年幼的加美拉。
　　只有成年体型四分之一的透透，经过苦战一场，终于把积达士打入大海，而自己也耗尽了力气，被政府内阁官员带同巨型生物审议委员会抓走，小透却只能眼睁睁的看着透透被军方押送离开。不过，坏消息随后带来了一个好消息：麻衣的母亲来电告诉小透，女儿的手术顺利完成，奇怪的是，麻衣在梦中却一直念叨着要把守护石还给透透。
　　学者雨宫本想对加美拉进行催长手术，好让它尽快长大足以抵抗恐怖怪兽的袭击，没想试验还在进行的时候，积达士再次在名古屋登陆，直接给研究所杀了个措手不及，成长不完全的透透，也只好再度迎战。而此时的小透，正在赶往名古屋的路上，他明白到守护石必须回到透透身上，才能让透透发挥出最大的力量。
　　可是小透徒步实在太慢了，麻衣也心急如焚要亲自送守护石回去，却被父母和医生劝阻，透透面对积达士完全没有还手之力，这下子可危险了……！

　　地球物理学家田所雄介博士（小林桂树 饰）带领自己的团队前往深海科考，却发现海底出现异常龟裂与乱泥流，在一系列调查之后，他得出来日本列岛在一年后即将沉没的结论。可是日本政府的官员们却认为田所博士的预测只不值得相信的谎言。只有山本首相（石坂浩二 饰）认识到事态的严重性，并且委任田所的前妻鹰森沙织（大地真央 饰）为危机管理大臣，带领田所博士和他们的团队设法拯救日本。很快，从北海道开始，日本诸岛先生发生大规模的地质灾害，整个日本陷入一片恐慌。政府对于灾害束手无措，仅有的海外移居政策完全不能应对急剧恶化的态势，日本诸岛完全沉没的现实即将上演。最终，田中博士和自己的科考队员们终于找到一个可以挽救日本的方法，但这个方法的实际操作却困难重重……
　　此片改编自日本科幻小说家小松左京的同名畅销小说，该片斥资20亿日元，是近年来日本影坛投资最大、宣传最大的灾难片。