影片设定在近未来，地球突然遭遇外星生物“加美拉”的全面入侵，地球防卫军节节败退，多数男性战士在战斗中牺牲。主角浅田明美丸高爱实饰的丈夫作为防卫军成员战死，她与其他战士遗孀被军方集中到秘密基地。然而军方并非提供庇护，而是将她们视为“活体实验材料”，试图通过射外星生物细胞，打造具有超能力的女性战斗部队“遗孀部队”。
在残酷实验与监管下，明美与其他遗孀逐渐觉醒反抗意识。她们发现外星生物的弱点与军方的阴谋——部分高层早已暗中勾结外星势力，牺牲战士以换取自身利益。觉醒的遗孀们突破基地控制，利用改造获得的超速再生、力量强化等能力，手持特制武器与外星生物及叛变军方展开血腥对抗。影片高潮段落，明美率队直捣外星母巢，以“遗孀”的身份成对丈夫与战友的复仇，也揭开了地球防卫体系崩坏的真相。
导演井口升延续其标志性的B级片风格，用粗糙却充满张力的特摄模型呈现外星生物与城市废墟，血浆飞溅的战斗场景与女性角色的凌厉动作形成强烈视觉冲击。与传统特摄片不同，影片将视角聚焦于“遗孀”群体，通过她们的挣扎与反抗，探讨战争创伤、体制压迫与女性力量觉醒的主题，在荒诞剧情中入对社会权力结构的隐喻。
作为一部低成本cult电影，《地球防卫遗孀》以直白的暴力美学和反套路的女性主角设定，打破了特摄片“男性英雄拯救世界”的传统框架，成为日本特摄亚文化中兼具娱乐性与思想性的异色之作。