Als Legionen monströser Kreaturen, bekannt als Kaiju, aus dem Meer stiegen, begann ein Krieg, der Millionen von Menschenleben forderte und die Ressourcen der Menschheit über Jahre hinweg aufzehrte. Um die riesigen Kaiju zu bekämpfen, wurde eine besondere Art von Waffe entwickelt: riesige Roboter, Jaegers genannt, die gleichzeitig von zwei Piloten gesteuert werden, deren Gedanken in einer neuralen Brücke verbunden sind. Doch selbst die Jaegers erweisen sich angesichts der unerbittlichen Kaiju als nahezu wehrlos.

Am Rande der Niederlage haben die Streitkräfte, die die Menschheit verteidigen, keine andere Wahl, als sich an zwei unwahrscheinliche Helden zu wenden - einen gescheiterten ehemaligen Piloten (Charlie Hunnam) und eine unerprobte Praktikantin (Rinko Kikuchi) - die sich zusammenschließen, um einen legendären, aber scheinbar veralteten Jaeger aus der Vergangenheit zu steuern. Gemeinsam sind sie die letzte Hoffnung der Menschheit gegen die drohende Apokalypse.