Действие разворачивается в мире, который был уничтожен, но затем полностью воссоздан в виде заводного механизма. В один прекрасный день на дом ученика старшей школы Наото Миуры падает чёрный ящик, внутри которого оказывается девушка-робот.

События фильма разворачиваются через год после Четвертой мировой войны. Киборг и выдающийся хакер Мотоко Кусанаги из 501-го секретного подразделения вооруженных сил оказывается вовлечена в расследование бомбардировки.

Мотоко и вновь созданный 9-й отдел общественной безопасности должны разыскать вирус, известный как «Поджигатель», поражающий кибермозги.

В недалеком 2029 году сети и компьютеры развились до того, что появилась возможность создавать высокотехнологичных киборгов с полной интеграцией в Сеть. Главная героиня Кусанаги Мотоко - киборг, с человеческим разумом внутри кибернетического тела, майор Девятого отдела, созданного для спецопераций

Освободившись от своих обязанностей в подразделении 501, Мотоко Кусанаги теперь должна научиться принимать приказы от Арамаки. Кто-то взламывает системы защиты госбезопасности, и Бато обращается за помощью к бывшему офицеру военной разведки Исикаве и бывшему эксперту по воздушной артиллерии Борме.

После окончания очередной мировой войны наука сделала невероятные шаги - теперь каждый человек может продлевать свою жизнь с помощью кибернетических частей тела. Все жители планеты связаны в общую сеть под названием Призраки, и широко распространились кибератаки на отдельных людей с целью кражи их

Мотоко и Бато пытаются остановить террористическую организацию, символом которой является Сцилла. Тем временем Тогуса расследует убийство человека, который носил протез ноги, изготовленный корпорацией «Нога Русалки».