No ano de 2029, a Cidade de Niihama tornou-se uma metrópole tecnologicamente avançada. Devido a grandes melhorias na cibernética, seus cidadãos conseguem substituir seus membros por partes robóticas. O mundo está agora mais interconectado do que nunca, e a Seção 9 de Segurança Pública da cidade é responsável por combater a corrupção, o terrorismo e outras ameaças perigosas após essa mudança em direção à globalização. A Major Motoko Kusanagi, de forte vontade, da Seção 9, lidera um caso envolvendo um hacker misterioso conhecido apenas como o "Mestre dos Fantoches", que deixa um rastro de vítimas despojadas de suas memórias. Como muitos neste mundo futurista, o corpo do Mestre dos Fantoches é quase inteiramente robótico, concedendo-lhe um poder incrível. Enquanto Motoko e seus subordinados seguem o rastro do criminoso enigmático, outras partes — incluindo a Seção 6 — começam a se envolver, forçando-a a confrontar a natureza extremamente complicada do caso. Refletindo sobre várias questões filosóficas, como o significado de sua própria vida, Motoko logo percebe que quem fornecerá essas respostas é ninguém menos que o próprio Mestre dos Fantoches.