Suite à une opération militaire malchanceuse, la côte californienne est terrorisée par deux créatures géantes préhistoriques, un requin et une pieuvre, qui se battent sans relâche pour la suprématie dans l'océan Pacifique. L'US Navy entreprend alors de stopper ces monstres sous-marins. Mais le plan mis en oeuvre s'avère moins efficace que prévu. La colère du requin géant Mega Shark, dirigée jusqu'à présent vers la pieuvre Octopus, se détourne alors vers les humains...