《环太平洋》是发生在两个世界（平行宇宙）中的故事：其中一个另类宇宙是近未来的地球，在这个世界里，2012年11月发生了一件重大事件——第一只kaiju（一种类似与哥斯拉的巨型怪兽）由太平洋海底的一个洞穴中出现，接着攻击了人类城市。影片讲述的是这个事件发生十多年后的事情。另外一个宇宙叫做“The Anteverse”，位于怪兽出现的洞穴的另一端，在我们这个世界的海底再下面5英里的地方。
自从2012年遭受到巨型怪兽的第一次攻击后，此后数十年间，不断有怪兽从海底的未知世界冒出，攻击洛杉矶等太平洋沿岸城市。怪兽的数量和种类越来越多，攻击次数也越来越频繁，破坏程度越来越严重，人类世界始终笼罩在死亡与恐惧的阴影下。
为了抵御海洋怪兽们越来越频繁、破坏性越来越大的攻击，人类启动了一项名为“贼鸥”（Jaeger）的军事计划，组建了一支配备有最顶尖科技装备的军队对来犯的怪兽进行有效还击。组成“贼鸥”军队的个体是武装到牙齿的巨型“机甲战士”，每个“机甲战士”由两名人类技师操控，装备有厚重的铁甲与最先进的攻击武器。
男主人公是一位名罗利·安特罗伯斯（Raleigh Antrobus）的前“机甲战士”驾驶员，年龄23岁。罗利的哥哥（也是他的副驾驶员）去世以后，罗利就一直挣扎在痛失至亲的悲恸中难以解脱。后来，罗利重新加入了“贼鸥”军队，与他一起搭档驾驶的换成了一位名叫“Mako Mori”的22岁日本女子，也影片的女主人公。由于语言不通，两人在搭档战斗的过程中遭遇了不小的麻烦。此外，影片还有一个身份为记者的重要女性角色，她一直致力于调查报道怪兽袭击事件的真相，努力探索海底未知世界的秘密。
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