Les survivants d'une épave se trouvent sur une île vraisemblablement inhabitée et irradiée. Une expédition conjointe de scientifiques roliscains et japonais explore l'île et découvre une population indigène et les minuscules Shobijin, deux prêtresses jumelles de la divinité de l'île, Mothra. Un Homme d'affaires, Clark Nelson kidnappe les fées, cherchant à les exploiter à des fins lucratives, ce qui oblige Mothra à se déchaîner pour les sauver.