Долгие годы жители поражённого радиацией островка в Тихом океане поклонялись своему божеству – гигантской бабочке Мотре и заодно её огромному яйцу, из которого в своё время должна была вылупиться новая Мотра. Так продолжалось до тех пор, пока на остров не налетел тайфун, который смыл драгоценное яйцо в море и прибил к берегам Японии, где его выловила бригада рыбаков.
Мотра в сопровождении двух своих фей-хранительниц обратилась к людям с просьбой вернуть яйцо обратно, но получила отказ: находка уже попала в руки крупной корпорации, решившей превратить яйцо в прибыльный аттракцион для туристов. Впрочем, когда страну вновь начал терроризировать Годзилла, людям ничего не оставалось, кроме как признать свою ошибку и просить Мотру о защите.
Первоначально основным персонажем фильма должна была стать Мотра. По наброскам сценария 1963 года, в проекте должна была появиться выдуманная страна Ролисика (из фильма с Мотрой), правительство которой снова захотело бы приобрести для себя маленьких фей. Однако из-за слишком большого количества перекликающихся сцен сюжетная линия с Ролисикой была удалена.
Во время съёмок фильма у Исиро Хонды возникли некоторые разногласия с композитором Акирой Ифукубэ, который поначалу не хотел участвовать в проекте. После уговоров режиссёра Ифукубэ всё-таки согласился. Это был единственный случай противоречия между Хондой и Ифукубэ.
На момент выхода «Годзилла против Мотры» был признан критиками как самый лучший фильм из всех снятых о Годзилле. Но в том же году был снят следующий фильм - «Гидора, трёхголовый монстр», который имел ещё больший успех.