Rozbitkowie ocaleni po katastrofie statku znaleźli się na Wyspie Infant, wcześniej wykorzystywanej do prób atomowych. Na niespotykanie wolnej od radiacji wyspie ekspedycja odkrywa osobliwe rzeczy włącznie z dwiema kobietami mierzącymi zaledwie 30 centymetrów. Niegodziwy przywódca ekspedycji Clark Nelson porywa kobiety i umieszcza w swoim wodewilu. Ale ich słodka pieśń zawiera w sobie telepatyczne wołanie o pomoc do Mothry, gigantycznej ćmy czczonej przez mieszkańców wyspy jak bogini. Mothra wyrusza na poszukiwania kobiet do Tokio powodując przy tym ogromne zniszczenia.
フランキー堺
Senichiro 'Sen-chan' Fukuda
小泉博
Dr. Shin'ichi Chûjô
香川京子
Michi Hanamura
ジェリー伊藤
Clark Nelson
Ken Uehara
Dr. Harada
伊藤エミ
Shobijin (Twin Fairy)
伊藤ユミ
Shobijin (Twin Fairy)
志村喬
News Editor
Akihiro Tayama
Shinji Chûjô
平田昭彦
Doctor
中村哲
Nelson's Henchman
Obel Wyatt
Dr. Roff