ガメラシリーズ第2作。 　前作「大怪獣ガメラ」から半年後。ガメラを宇宙に追放したZプランのロケットが隕石と衝突。自由の身となったガメラは地球に戻り黒部ダムを襲撃、電気エネルギーを吸収するとさらに別の熱エネルギーを求めて何処かへ去って行った。一方、ニューギニアの奥地にある禁忌の地「虹の谷」から日本に持ち帰られたオパールへ、不注意から赤外線が照射され続けたことにより、オパールの中から虹色の光線を出す伝説の怪獣バルゴンが出現。神戸港に上陸して港を破壊、大阪へと東進したバラゴンは冷凍液により大阪各地を破壊していく。 　そこへ出現したガメラと激しい戦闘が繰り広げられるが、バラゴンによりガメラは凍結されてしまう。 　水に弱いことが判明したバラゴンを琵琶湖へ誘導する作戦が開始されるが、あと一歩のとのところで作戦は失敗。しかし作戦の影響により凍結から復活したガメラが再度出現。二大怪獣による琵琶湖を挟んだ決闘が繰り広げられる…。