1944年，二战期间，一名美军飞行员汉克·马洛与一名日军飞行员碇军平经过一场空战后，共同跳机伞降至南太平洋上的一座岛屿。军平追逐汉克至悬崖边时试图杀他，但一只被称为“金刚”的巨型猩猩突然现身，使两人吓得目瞪口呆。随着二战结束，一转眼到1973年，美国发射人造卫星后，意外在南太平洋区域发现该岛屿，将这座秘境称作“骷髅岛”。调查远古巨型生物的“帝王计划”（Project Monarch）高层比尔·朗达获得政府授权去探索这座从未有人涉足的岛屿后，来到越南岘港雇用前英国特种空勤团上尉詹姆斯·康瑞作为追踪者、以及由美军中校普雷斯顿·帕卡德领导的军队作为护航，其队伍刚准备从越南战争中撤军回国。远征队中包括和平主义的女战地记者梅森·威佛，她认为这次远征是某种机密军事行动而自愿前来调查。
远征队从泰国曼谷发船离开，经过几天的渡海抵达骷髅岛海域，但也发现岛的周围围绕着巨大风暴。在帕卡德的直升机中队“天魔队”（Sky Devils）护航下，众人穿越风暴到达骷髅岛，并在岛上分组行动。一组负责环绕观察附近的环境；而另一组投下炸弹以便科学家观察地壳变动，从而得知地底是“空心”。然而，接连的炸弹爆炸惊动岛上的金刚，使它为了守护领地而开始对军队发起攻击，在武器对抗金刚都无效之下，所有直升机都被金刚如同打苍蝇一般击落。帕卡德目睹大多数部下都死于金刚手中后，与坠毁在附近的幸存部下会合，发誓会消灭金刚为手下报仇。
康瑞带领威佛、朗达的两位同事布洛斯和孙琳等幸存者来到森林深处的遗迹时，遇上本地土著伊维族（英语：Iwi）以及年长的汉克·马洛。马洛将他们带至土著位于河岸边的村庄，讲解金刚被封为骷髅岛的神与守护者，而它的使命是保护岛屿免受其他大型肉食动物肆虐，尤其是长年躲在岛屿地底空心中的怪兽群体“骷髅爬兽”（Skullcrawlers）。康瑞一行人为了赶往三日后将到来的撤离直升机，开始对马洛拿战机残骸拼凑的船赶工。当船完工后，马洛来到死去军平的墓前致别，随后也向土著道别踏上离开旅程。渡河途中，卫星专家维克多·尼夫斯被一群飞行兽叼至空中撕碎，其他人还是成功在林中和帕卡德一方会合，但帕卡德坚持要去救困于另一边的士兵杰克·查普曼。与此同时，独自身在林中的查普曼于行进途中，被一只潜伏的骷髅爬兽吃掉。
众人走到堆积大堆骸骨的天然气地带，尸骨包括金刚死去的父母，一只骷髅爬兽刚好袭击领地，途中吐出查普曼的头骨后吃掉朗达并杀死几名士兵，威佛通过打火机点燃天然气才将它炸死。得知查普曼身亡的帕卡德开始丧失理智，执意要带他的剩余队伍去杀死金刚；两队就此分道扬镳。帕卡德等人寻获查普曼留下的日记和军牌，并从他的直升机中获取大量炸药，开始设置杀死金刚的陷阱。康瑞和威佛来到悬崖边侦查时刚好遇到金刚，发现它对人类其实没有敌意。帕卡德于远处点燃战火对它宣战，等待金刚跑进湖中时点燃汽油将金刚烧伤，准备按下炸药引爆器将它一举消灭。康瑞和威佛受同情驱使而回来制止他们，剩余士兵被他们说服后都决定违抗帕卡德，但体形最大的骷髅爬兽被爆炸声吸引而从湖中爬出，一意孤行的帕卡德被清醒的金刚一拳砸死。
所有人直接往船的方向跑，但骷髅爬兽很快追上康瑞一行人，士兵科尔独自引爆手榴弹打算与它同归于尽也无效。金刚赶到和骷髅爬兽交战时意外被困在船骸中，布洛斯和孙琳开船回来和其他人一同作战，而威佛站在山顶发射信号弹干扰骷髅爬兽。金刚脱身后将骷髅爬兽的舌头连带内囊拔出而彻底杀死它，威佛刚好也坠入湖中昏迷，最后被金刚一手捞上岸后被康瑞救醒。战后，所有人开船离开骷髅岛领地，在金刚的注视之下，集体坐上迎面而来的救援直升机队伍而获救。
马洛时隔28年终于返乡，回家和妻子与如今成年的儿子团聚，最后便吃着热狗看着芝加哥小熊的棒球赛。然而，康瑞和威佛获救后反而遭到扣留，而布洛斯和孙琳走进来对他们俩介绍他所工作的帝王计划组织，表明骷髅岛只是冰山一角、而地球上的怪兽也不止金刚。他们俩随后为康瑞和威佛展示多张位于古老洞穴里所考察到的壁画，当中揭示多只上古时代的庞然大物：哥斯拉、拉顿、摩斯拉以及王者基多拉；而其中一幅壁画呈现众怪兽斗争之景象。