西元2020年,可怕的怪獸大軍突然開始從海底竄出攻擊人類,接連摧毀舊金山、馬尼拉和墨西哥等城市,怪獸數量與攻擊次數越來越多,數以千萬的生命更因此不幸喪生。為了對抗怪獸的襲擊,人類啟動代號「機甲獵人」(Jaeger)的作戰計劃,亦即以「巨大神經元合體機械人」為地球設下防衛機制。
兩名駕駛員必須透過神經元合體,才能同步操縱巨大的機械人,一旦連結失敗,就會引發大災難,只是這群配備精良的機械人,卻仍然擋不住洶湧襲來的殘暴巨獸。
駕駛員萊理(查理漢納飾)和哥哥在一場怪獸作戰中,哥哥不幸被怪獸吞噬,萊理因此意志消沉,留在阿拉斯加打零工維生。但隨著怪獸威力越來越強大,攻擊越來越頻繁之際,機甲獵人數量也越來越少。萊理和日本菜鳥女駕駛麻子(菊地凜子飾)必須駕駛老舊機甲獵人吉普賽,擔負起拯救全世界的重責大任,在面對怪獸威脅與兩人各自傷痛記憶的過往,他們能夠成功達成任務嗎?
男主角查理漢納在片中必須穿上12公斤的戰鬥盔甲,待在4層樓高的駕駛艙內,然後拉著巨大重機械走路、跑步、揮拳和踢腿等動作,拍攝前他做足體能訓練,自認難不倒他,沒想到第3天後他渾身痠痛,快吃不消,卸下盔甲一度落下男兒淚。