日常的に怪獣の脅威にさらされる日本。怪獣を討伐する「日本防衛隊」への入隊を目指していた日比野カフカは、夢をあきらめ怪獣専門清掃業で働いていた。防衛隊第3部隊隊長として活躍する幼馴染･亜白ミナとの、ともに怪獣と戦うという約束を想いやるせなさを感じる日々の中、カフカは、防衛隊員を志す後輩・市川レノと出会う。
謎の小型怪獣に寄生され自身も怪獣に変身してしまったカフカは、防衛隊に討伐されることを恐れ、レノと共に病院から逃走。その時、怪獣に襲われる親子を発見する。危険を顧みず怪獣に立ち向かうカフカは、渾身の力を込めて拳を振るう。
「怪獣８号」として追われる身となったカフカだが、レノの協力で正体を隠し、防衛隊員選抜の二次試験に挑む。会場で出会った高飛車な少女・四ノ宮キコルには大口を叩いたものの、体力審査では周囲についていけず散々な結果に。続く最終審査で巻き返そうと意気込むカフカだが、その内容はまさかの“怪獣討伐”だった！
試験早々に実力差を見せつけられたカフカはレノの助けもあり再び立ち上がるが、キコルの活躍により最終審査は瞬く間に終了。受験生たちは、キコルのすさまじい戦闘力に圧倒されるのみだった。そんな中、突如試験会場内に謎の怪獣が出現。不測の事態に、会場は混乱に陥る。
防衛隊の隊員任命式が行われるがカフカの姿はなく、表情が晴れないキコル。そこに遅れてカフカが現れた。試験には落ちたものの、第3部隊副隊長・保科の推薦で部隊の候補生となったのだった。カフカの入隊に活気づく仲間たち。しかし保科にはある思惑があった。
相模原に怪獣が発生！新人隊員たちは初任務として、部隊後方での余獣の討伐を課せられる。「３ヵ月以内に活躍を見せなければクビ」と宣告されたカフカは気負いつつも、夢だった仕事に興奮を隠せない。そんなカフカに触発され張り切るレノ。そしてついに作戦が始まった！
突如出現した謎の人型怪獣は容赦なくレノと伊春を攻撃。致命傷を負った伊春をかばいながら、レノは果敢に立ち向かっていく。選抜試験の際に同じ怪獣に会敵していたキコルからの情報を頼りにレノは辛うじて食らいついていくが、徐々に追い詰められていく。
レノたちを謎の人型怪獣から救うため、怪獣８号へと変身したカフカ。人型怪獣を退けることができた矢先、怪獣８号を追っていた保科と相対することに！保科の猛攻に苦戦しつつも、反撃して傷つけることを恐れ、カフカは戦闘を躊躇する。辛くも逃亡するカフカだが、その戦いに保科は違和感を抱く。
人間に擬態し潜伏した「怪獣9号」の捜索が続く中、ミナ不在の立川基地に突如、怪獣の群れが襲来！群れることのない翼竜系怪獣たちを束ねる首魁は、人語を解し知性を持った新たな“大怪獣”だった。その怪獣は戦いを楽しむかのように、その場で一番強い隊員＝保科に狙いを定める。
新人隊員たちが訓練の成果を発揮し翼竜系怪獣をなんとか抑え込む一方、巨大化した「怪獣10号」の攻撃はさらに激化！ 敵の変化にも対応して着実に攻撃を続ける保科だが、ついに限界が訪れる。そのとき保科の脳裏に浮かんだのは、自分の剣技を認めて背中を預けてくれた、ミナの言葉だった。
ついに怪獣8号であることが露呈し拘束されたカフカは、日本防衛隊長官･四ノ宮功の命令によって本部施設に移送されることに。防衛隊になる夢が潰え、さらには仲間を裏切ってしまった後ろめたさに苛まれるカフカ。緊迫した雰囲気で粛々と進む移送任務の中、カフカとふたりきりになったミナがおもむろに沈黙を破る。
第３部隊の面々がカフカ助命のために奔走する一方、有明りんかい基地では怪獣８号と功の死闘が続いていた。大怪獣の力を自在に操る功は、かつて防衛隊史上最強と謳われた実力をいかんなく発揮するが、カフカによるコントロールを失い暴走した怪獣８号は肉体の損傷も顧みない攻撃で反撃。無慈悲な攻撃が功を追い詰めていく。
