Num mundo pós 2029, cérebros se fundem facilmente a computadores e a tecnologia está em todos os lugares. Motoko Kusanagi é uma ciborgue com experiência militar que comanda um esquadrão de elite especializado em combater crimes cibernéticos.

Avril, uma mulher de 30 anos bem-sucedida com sua vida e carreira, é completamente o oposto de sua mãe, Mado, que é super dependente e mora com a filha desde que se divorciou. A relação das duas, que nunca foi das melhores, fica ainda mais complicada quando, por um azar do destino, mãe e filha ficam grávidas ao mesmo tempo.

Capiapó, Chile. Um desmoronamento faz com que a única entrada e saída de uma mina seja lacrada, prendendo 33 mineradores a mais de 700 metros abaixo do nível do mar. Eles ficam em um lugar chamado refúgio e, liderados por Mario Sepúlveda, precisam racionar o alimento disponível. Paralelamente, o Ministro da Energia Laurence Golborne faz o possível para conseguir que os mineiros sejam resgatados, enfrentando dificuldades técnicas e o próprio tempo.

Maria Enders (Juliette Binoche) é uma famosa atriz que fica perturbada com o fato de que Joann (Chloë Moretz), jovem estrela de Hollywood, irá interpretar o papel que a fez famosa há vinte anos. Convidada a dividir o palco com a novata, uma insegura Enders viaja até os Alpes para ensaiar e conta com o apoio de sua assistente (Kristen Stewart) no confrontamento com seu passado.

Joe Brody criou o filho sozinho após a morte da esposa em um acidente na usina nuclear em que ambos trabalhavam, no Japão. Ele nunca aceitou a catástrofe e quinze anos depois continua remoendo o acontecido, tentando encontrar alguma explicação. Ford Brody, agora adulto, é soldado do exército americano e precisa lutar desesperadamente para salvar a população mundial e em especial sua família do gigantesco, inabalável e incrivelmente assustador monstro Godzilla.