Actiunea din Mega Shark vs. Giant Octopus se petrece de-a lungul coastei din California unde un submarin efectueaza anumite manevre in cadrul unui exercitiu naval de rutina al Marinei Americane. Dar nu dureaza mult pana cand submarinul se trezeste in mijlocul unui duel legendar intre doi monstri preistorici care au fost treziti dintr-un "somn” adanc de milioane de ani, cat timp au stat inghetati. Unul dintre ei este Megalodon: un rechin gigant, iar celalalt monstru este o caracatita uriasa, similara legendei Kraken. Echipajul submarinului trebuie sa faca tot ce le sta in putere pentru a distruge acesti doi monstri sacrii ai trecutului preistoric al planetei, inainte ca ei sa distruga intreaga coasta a orasului.