Produkcja otrzymała zielone światło podczas weekendu otwarcia Godzilli (2014). Reżyser tego filmu Gareth Edwards miał powrócić, aby wyreżyserować trylogię. W maju 2016 Edwards opuścił jednak projekt. W październiku 2016 Michael Dougherty i Zach Shields zostali zatrudnieni do przepisania scenariusza. W styczniu 2017 Dougherty został ogłoszony reżyserem. Okres zdjęciowy do filmu rozpoczęto w czerwcu 2017 w Atlancie.
Film został zadedykowany producentowi Yoshimitsu Banno (najbardziej znanemu z wyreżyserowania filmu Godzilla kontra Hedora w 1971) oraz aktorowi Haruo Nakajimie, wieloletniemu odtwórcy roli Godzilli i innych potworów w produkcjach Tōhō.
Fabuła Pięć lat po tym, jak istnienie gigantycznych potworów, zwanych teraz „Tytanami”, zostało ujawnione światu, dr Emma Russell, paleobiolog pracująca dla organizacji Monarch, zajmującej się badaniami Tytanów, i jej córka Madison są świadkami narodzin larwy zwanej Mothra. Emma uspokaja Mothrę za pomocą „Orki”, urządzenia, które może emitować częstotliwości w celu przyciągnięcia lub zmiany zachowania Tytanów. Grupa ekoterrorystów pod wodzą Alana Jonaha atakuje bazę i porywa Emmę oraz Madison, podczas gdy Mothra ucieka, przepoczwarzając się pod pobliskim wodospadem.