ネタバレあらすじ（結末ラストまで）
NYで彼氏と同棲中のグロリア（アン・ハサウェイ）。失業してからというもの毎晩酒に酔って朝帰りする彼女は、今日も朝帰りをしてしまう。その日はとうとう彼氏ティム（ダン・スティーヴンス）の怒りも爆発。口論の末、家を追い出されてしまう。
彼氏も住む場所も失ったグロリアは、仕方なく生まれ故郷の実家に帰る。
家には家具も何もないので、マットレスを買いに行くグロリア。道の途中でばったり幼馴染のオスカー（ジェイソン・サダイキス）と再会する。オスカーに誘われ、彼の経営するバーで飲むことに。そこで友人のガースとジョエルを紹介され、朝までお酒を飲む。
家に朝帰りし、夕方に友達からの電話で目を覚ますと、衝撃のニュースが世界を駆け巡っていた。韓国のソウルで突如巨大な怪獣が現れ、街を破壊していた。
その日もバーに行き、怪物のニュース映像を見ながらお酒を飲むグロリア。バーを出たあと、公園のベンチで朝まで寝てしまう。朝に彼氏のティムに電話するが、酔っているなと責められ電話を切られてしまう。怒って電話を投げ捨てるグロリア。
午後に家で目を覚ますと、オスカーがテレビを持ってきてくれた。そこでオスカーから25年前にも、モンスターがソウルに現れていたことを知る。さらにオスカーに誘われ、バーで働くことになる。その時ＴＶ画面に映ったモンスターを見ると、自分と同じように頭をかく仕草をしていた。
奇妙に思ったグロリアは、パソコンで映像を確認すると、自分の仕草に瓜二つのモンスターがいた。いよいよおかしいと思い色々と調べるグロリア。モンスターが現れた時刻と自分が公園の砂場にいた時刻が同じであることに気づき、砂場で実験を試みる。
砂場に入り、腕を上げおろす。すると、ニュース映像のモンスターは自分と同じ動きをしていた。ここでグロリアはモンスターは自分だと確信する。
悩んだ末、グロリアはオスカーたちに面白いものを見せると話し公園にいく。砂場にグロリアが入ると、韓国ソウルにモンスターも現れた。グロリアが踊ると、モンスターも全く同じ動きをするのを見たオスカーたちは驚く。どういうことだとオスカーも砂場に入るが、グロリアはよろめいて倒れてしまった。
家で目を覚ますと、ニュースには粉々に破壊されたソウルの街が映っていた。オスカーに「わたし何人殺したの？」と泣きながら尋ねるグロリア。渡された新聞をみると、そこには他の怪物-巨大なロボットも映っていた。そのロボットは、砂場に入ったオスカーだった。
どうしようと相談した二人は、公園であることを決行する。それは韓国語で「ごめんなさい、もう二度としません」と書くことだった。そのニュースは世界を驚かせた。
良いことをしたとバーで盛り上がるオスカーたち。グロリアはバーを抜け出し、ジョエルの家へ行き一緒に過ごす。朝、目を覚ましたグロリアがニュースを見ると、ソウルの街で暴れるロボットが映っていた。すぐにジョエルを起こし、公園へと急ぐグロリアたち。
公園へ行くと、酔ったオスカーが砂場で遊んでいた。すぐに出ろと怒るグロリアに、嫌だと反抗するオスカー。グロリアはオスカーに思いっきりビンタをする。
モンスターがロボットにビンタをするニュースは世界中で話題になっていた。
その夜バーでオスカーはグロリアに悪態をつき絡んできた。自分の言うことを聞かないと、また公園を荒らすぞと脅すオスカー。グロリアが拒否をすると、オスカーは公園に向かった。
公園で争うふたり。ニュースでは争うモンスターとロボットに群衆は騒然としていた。
次の朝、グロリアの家にジョエルが訪ねてくる。オスカーも昨日のことを後悔し謝っていると告げ、バンに家具をたくさん積んでいた。グロリアがオスカーの家に行くと、彼は本当にすまないと謝ってきた。グロリアは許し、仲直りした。
ティムから電話がかかってきて、グロリアは彼の滞在するホテルへと向かう。久しぶりに会うグロリアに喜ぶティム。しかしバーで働いていることを知ると嫌味を言ってきた。「バーに出勤する」と部屋を出ようとするグロリアに、ティムは「一緒に行く」と付いてきた。
バーに行くとオスカーがいた。オスカーはティムと話しだす。そして急に変な質問をし、店にいる客を追いだし、花火をつけだした。彼の狂った行動にグロリアとティムは逃げ出そうとするが、オスカーはグロリアに残れと脅す。グロリアは残り、ティムは出て行った。
夜帰宅すると、部屋にオスカーがいた。驚いたグロリアは「出て行かないと警察を呼ぶわよ」と言う。オスカーは気にせず居座り続ける。完全にイカレてると頭を抱えるグロリア。
その時、グロリアに子供時代の記憶がよみがえる。
オスカーとグロリアが登校中、グロリアが紙で作ったソウルの街の模型が、風にあおられ飛ばされた。探しに行くオスカー。後を追うグロリア。彼女が目撃したのは、それを踏んづけて壊すオスカーの姿だった。その時カミナリが光り、子供のグロリアとオスカーの頭に直撃する。倒れた二人のリュックから出たのは、モンスターとロボットのおもちゃだった。それをグロリアは思い出した。
オスカーとグロリアは部屋で争いだし、オスカーは逃げて公園へと向かう。二人は公園で対峙するが、グロリアは殴られ倒されてしまう。そしてオスカーは砂場を踏みつけ、街を破壊していった。
家で悲嘆にくれるグロリア。しかしあるアイデアが浮かんだ。早速彼女は飛行機に乗り、ソウルへと向かった。
ソウルでは警報が響き渡り、巨大ロボットがまた現れ騒然としていた。巨大ロボットに、ひとり生身のまま向かうグロリア。いっぽうあの公園では、オスカーの前にモンスターが現れた。
モンスターを見てビックリするオスカー。モンスターは逃げようとするオスカーを掴み、放り投げた。ソウルの街では、ロボットも遠くに放り投げられていた。
すべてが終わりバーで一息つくグロリアは、店員に「ここだけの秘密を聞きたい？」と言った。店員は「聞きたいです！その前に何か飲みますか？」と答えた。
『シンクロナイズドモンスター』終わり。
