La película comienza mostrando la destrucción de un Kaiju en San Francisco, lo que lleva a la creación de la organización Jaeger. El protagonista, Raleigh Becket (interpretado por Charlie Hunnam), es un piloto de Jaeger que perdió a su copiloto y hermano durante una misión fallida. La pérdida de su hermano lo lleva a retirarse de la lucha contra los Kaijus.

Sin embargo, pronto se le convoca para unirse a una nueva misión junto a Mako Mori (interpretada por Rinko Kikuchi), una piloto japonesa con experiencia en combate. Raleigh y Mako se unen al equipo de Jaegers liderado por el veterano Herc Hanson (interpretado por Max Martini) y su hijo Chuck (interpretado por Robert Kazinsky).

Durante la batalla, la Dra. Geiszler descubre que la inteligencia artificial alienígena ha infectado su sistema informático y planea utilizar el cuerpo de un piloto para abrir un portal que permita a los Kaijus invadir la Tierra.

A medida que los Kaijus continúan atacando ciudades y países, los Jaegers se preparan para la batalla. Raleigh y Mako controlan el Jaeger Gipsy Danger, mientras que otros pilotos controlan sus propios Jaegers. La batalla es intensa y emocionante, con los Jaegers luchando contra los Kaijus en un intento desesperado por proteger a la humanidad.

Mientras tanto, la Dra. Newton Geiszler (interpretada por Charlie Day), un científico brillante pero inestable, trabaja en un proyecto secreto para combatir a los Kaijus. Su investigación lo lleva a descubrir que los Kaijus están siendo controlados por una inteligencia artificial alienígena que busca invadir la Tierra.