O filme começa quando legiões de criaturas monstruosas, conhecidas como Kaiju, começaram a surgir do mar, iniciou-se uma guerra que custaria milhões de vidas e consumiria os recursos da humanidade por anos a fio. Para combater os gigantes Kaiju, um tipo especial de arma foi criado: robôs gigantes, chamados de Jaegers, controlados simultaneamente por dois pilotos que têm suas mentes trancadas em uma ponte neural. Mas mesmo os Jaegers se mostram quase que indefesos em relação aos implacáveis Kaiju. À beira da derrota, as forças que defendem a humanidade não têm escolha senão recorrer a dois improváveis heróis – um esquecido ex-piloto (Charlie Hunnam) e uma inexperiente aprendiz (Rinko Kikuchi) – que se juntam para comandar um lendário, mas aparentemente obsoleto, Jaeger do passado. Juntos, eles representam a última esperança da humanidade contra o apocalipse.