当被称为怪兽的外星怪物从海中势不可挡地冒出来时，它们带来的是一场夺取百万生命和人类资源的战争。为了战胜巨大的怪兽，新式武器被设计出来：一种叫做贼鸥的巨型机器人。贼鸥同时被两位驾驶员控制，他们的思维会通过一种叫做“通感”的神经桥梁被连接起来。但是敌人的进攻一次比一次猛烈，就算是贼鸥都几乎无法抵御冷酷无情的怪兽。
面对即将被打败的困境，人类抵御军别无选择，只能将希望寄托在两个最不起眼的英雄身上——一位是遭遇失败的退役驾驶员（查理·汉纳姆饰），另一位是毫无实战经验的见习生（菊地凛子饰）。他们被组队驾驶一具身负传奇经历，但却貌似被淘汰了的贼鸥机器人。这对组合成为了人类战胜天谴的最后希望。
故事的构思来自编剧特拉维斯·比彻姆。当他处在真正的太平洋沿岸——加州海滩上时，影片的核心元素开始成型。他回忆道：“我记得那天自己走在圣莫尼卡的海滩上，那是一个大雾的早晨，在雾中出现了码头形状的东西伸向水里……我的脑海里突然出现这样一幅景象，一个巨大的怪兽从海浪里冲出，与等待在岸上的巨型机器人作战。”
“然而，”比彻姆承认，“我知道这本身不是个故事。对我来说，真正使得情节成型的是找到谁在驾驶机器人，以及最终决定是两位驾驶员——他们两人的思想紧密相连来操控这个大家伙。这时候关于影片的碎片开始以一种有机的方式变得井然有序。”
以编剧的身份与制片人托马斯·图尔和乔·贾希尼在《诸神之战》合作后，比彻姆告诉他们自己最初的想法，关于一个赢家通吃的战争，加入人和机器来对抗外星人。这些外星人不是从银河系外入侵的，而是从深处爬上来的。
“从特拉维斯把它推销给我们的那一刻，我就迷上了这个故事，”图尔回忆说。“这部影片是关于人类对抗完全意想不到和压倒性的灾难，以及他们如何走到一起来战斗。我们同时也认为，从内部入侵是个很酷的概念。”
当德尔·托罗开始与比彻姆制订剧本时，他完全沉浸在他们正在塑造的世界里。随着故事的背景世界越来越完备，他个人投入在故事、人物、怪物、机器人以及这一切要成真的东西也越来越多。他等不及了。
德尔·托罗的积极性不仅传染给了参与电影的每个人，同时这也是使得他成为该体裁影迷们最爱的原因。事实上，他将是第一个将自己归为那些被称为“超级星战迷”的导演。
对抗怪兽的战争的全球性体现在不同国家对贼鸥的设计、颜色和标志的不同上。四个在作战中主要登场的贼鸥机是：来自美国的危险流浪者，来自中国的赤色暴风，来自俄国的切尔诺阿尔法以及来自澳大利亚的尤里卡突袭者。
制作人员在毁灭的化身——可怕怪兽的创作上也倾注了同样多的关注。德尔·托罗招集了一些业内的顶尖概念艺术家来设计他所谓的“你能想象到的最可怕，同时又最雄伟的生物”，每个怪兽都拥有独特的外型和致命的能力。
贼鸥和怪兽被视觉效果魔术师赋予生命并搬上银幕的工作是由著名的工业光魔公司（ILM）完成的。这是这家公司与德尔·托罗的首次合作。他们一起完成了在陆地、海洋及空中的史诗般战斗。
导演希望人们被场面、声音和情感所吸引，但这一切都是为了表现主角的勇气。物理上看，人类在电影中是最渺小的事物，但他们的精神却是最大的。他们告诉你什么是真正的英雄气质。
导演德尔·托罗强调，机器人只能达到和里面的战士一样好的程度。最终决定谁来操控贼鸥以及它们将多有效的重要因素，是人们之间的关系。
贼鸥项目早期，人们就发现机器人的复杂性和庞大的体积决定了它不可能被单人操控。因为对单个大脑来说，神经负载被证明是毁灭性的。终于人们了解到只有两个驾驶员才能操控它：一个控制贼鸥的右脑，一个控制左脑。但为了能运转，他们必须完美同步，这意味着他们不仅仅是将身体同机器人连接起来，也得将两人大脑相互连接。
这种精神融合被称为“通感”。进入通感可以打开人大脑的所有渠道。突然间，有另一个在人的脑内，他参与人的每一个思想、记忆和情感。他们成为一个组合，互相融合，以及与机器相融合。但是为了做到这一点，其中一个必须做好准备，让别人真正地窥视到他的心灵，以及他的灵魂。
在通感里，记忆大量涌入，而秘密却暴露出来，大多数人对于让人进入他们的大脑都有一种天生的抵抗。但是贼鸥驾驶员需要瞬间结合，这是它运转的惟一方法，所以他们了解到最好是让相互之间已经有联系和信任的人来配对。
这一理论导致大多数的贼鸥驾驶员团队是直系亲属，比如罗利·贝克特和他的哥哥，由迭戈·克莱特霍夫扮演的扬希·贝克特。
全体演员都有与吉尔莫·德尔·托罗一起工作的愿望。德瑞斯·艾尔巴也证实道：“吉尔莫就是这样一个有趣的电影制片人，我很好奇他会怎样处理这个雄心勃勃的剧本。我当然想成为这其中的一部分。”
艾尔巴扮演的斯达克·潘特考斯特，在贼鸥项目被停止、世界各国领导人决定将其资源转移到其它形式的防御前，是泛太平洋防卫部队的指挥官。而现在他带领那些与他一同对抗怪兽的抵抗军。
有一个年轻女子显示出了能够作为贼鸥驾驶员的巨大潜力，虽然她被来自外部和内部的双重力量所阻碍。由菊地凛子饰演的森麻子，她的外表掩盖了她的真实实力。德尔·托罗透露从一开始菊地就一直是他的首选：“我爱菊地凛子，真正打动我的是，她是多么坚韧而不失细腻。而这对于森麻子的角色是必不可少的，而那个女孩想成为贼鸥驾驶员超过了想成为世上任何东西。”
菊地说，“森麻子还是个孩子时，她的父母在一次袭击中被杀害，从那以后，她一直希望成为一名贼鸥驾驶员。她同怪兽和自己心中的恶魔作战。”
“凛子完成了一个惊人的工作，”图尔声称，“现在你已经得到了这些在电影中有男子气概的家伙，然后还有凛子，她是你迄今想见的最甜美、最可爱的年轻女士。但是当摄像机启动，无论物理上多么艰难的场面，她毫无疑问地完成了。”
其余的贼鸥驾驶员来自环太平洋地区的各个偏远的角落。像他们的领袖潘特考斯特一样，他们无意放弃，即使面对微弱的可能性。由罗伯特·梅耶和海瑟·多克森饰演的令人印象深刻的凯伊达诺夫斯基兄妹，操控俄国战甲切尔诺阿尔法。中国的赤色暴风是惟一配置三名驾驶员的贼鸥，是由查尔斯、兰斯和马克饰演的唐氏兄弟操控。澳大利亚的尤里卡突袭者是由赫克·汉森和他的儿子查克来操控，分别是由麦克斯·马蒂尼和罗伯特·卡辛斯基饰演。
德尔·托罗负起了大部分塑造怪兽的责任。不夸张地说，他们是《环太平洋》最大的明星。“我爱怪物，”导演说。他与一支由概念艺术家、插图画家、雕塑家和设计师组成的精英团队协力构想了该片中的各种怪物。本片有世上最好的生物设计师参与到怪兽的设计中。
在一个被他们形象地称为“潜艇”的没有窗户的房间里，团队成员进行了维持数周的头脑风暴。他们一起设计了一切：从大小、形状和颜色到巨大生物如何移动和战斗。德尔·托罗说：“我们想唤起当人们遇到一头这样的怪物时所能产生的纯粹敬畏和恐惧。”
他设置已确定的参数：例如，任何动物王国的灵感主要限于蜥蜴、甲壳类动物和昆虫。然而，在大多数情况下，智囊团可以让他们的想象力像脱缰的野马，采取两人一组的方法来汇集想法。
设计者给怪兽起了不同的绰号来展示他们最突出的物理属性，如刀锋头、斧子头、棱皮龟等。每一个怪兽的附属肢体都是他们武器库的一部分，这使得他们更可怕。他们正在迅速进化。从每一次进攻中，他们学到一些东西，然后在火力和战术上不断进化。
许多艺术家在帮助设计怪兽的同时，也将他们的聪明才智用于人类最后的防线：贼鸥。正如每一个怪兽都是独一无二的一样，每个贼鸥在设计和功能上也不同，它们拥有各自的武器。所以每场贼鸥与怪兽的战斗，都是一场完全不同的战斗。
为了使战争看起来更戏剧，德尔·托罗决定无论是雨、雪、雾、烟或余烬，大气中始终得存在这种有形的东西。所以贼鸥身上的运行灯就会照亮空气中的微粒，生成辐射圆顶。
《环太平洋》行动的范围对作曲家拉民·贾瓦迪是一个灵感。他的音乐融合了管弦乐队和民族风味的故事和人物背景。故事的跨国性质还体现在音乐上：日本太鼓、中国二胡、俄罗斯合唱团和twangy吉他。“吉尔莫总说的一件事是，这部电影是关于不同的国家为共同的事业走到了一起的故事。这意味着不同的音乐风格相结合，”贾瓦迪讲述道：“我们十分享受制作乐谱的过程中的乐趣。”
音乐反映了影片故事中的英雄们的共同使命，这部电影是关于团结友爱的。不是因为我们是伟大的，不是因为我们是不可战胜的，而是因为最终，我们需要彼此和接受每个人的惟一性。我们互相保护，互相支持。所以影片的出发点是团结、力量，以及人类的信念。
