O Projeto Babilônia é uma renovação massiva dos bairros de Tóquio, incluindo a criação de ilhas artificiais na Baía. Utilizando 'Labors', ou robôs criados com o propósito expresso de realizar trabalho, arquitetos e equipes de construção conseguem progredir o desenvolvimento da reforma de forma mais eficiente. Quando uma figura chave na concepção do Projeto é encontrada morta após cometer suicídio sob circunstâncias misteriosas, a unidade policial Patlabor do Capitão Kiichi Gotou é encarregada de desvendar a bizarra situação. À medida que vários Labors começam a falhar e um programa de IA hackeado coloca em perigo as pessoas de Tóquio, a jovem piloto Noa Izumi e seu Patlabor Alphonse trabalham sob as ordens de Gotou para salvar a cidade e toda a nação de uma massiva conspiração bíblica.