2029 год. Благодаря значительным достижениям в кибернетике люди могут заменять свои конечности роботизированными частями. Майор Мотоко Кусанаги из 9-го отдела службы безопасности ведёт расследование, связанное с таинственным хакером, который называет себя Кукловод.

2029 год, мегаполис Нью-Порт-Сити. Девушка-киборг майор Кусанаги инициирует создание особого отдела общественной безопасности.

Хакер Кукловод планирует сорвать переговоры с Гавельской республикой. Кусанаги вынуждена прервать отпуск в связи с новой миссией.

Штурмовики под руководством шефа Арамаки задерживают заговорщиков. Один из футикомов отряда задаётся экзистенциальными вопросами.

Обезумевшие роботы компании «Ханка» атакуют хозяев. На мозге пойманных экземпляров обнаружены послания SOS, написанные кровью.

Кусанаги и её команда отправляются на Крайний Север, чтобы установить слежку за боевым киборгом по имени Койл Краснов. Чтобы выяснить цели Койла и раскрыть коррупционную схему, связанную с расширением подпольного завода компании Sagawa Electronics, Кусанаги проникает в офис фирмы, а Бато и остальные направляются к самому заводу.

Кусанаги и её бойфренда срочно доставляют в больницу после внезапного нападения. Они подозревают Тору Сому — террориста, с которым у Кусанаги давние счёты. Покинув больницу и оторвавшись от преследователей, Кусанаги и Тогуса вступают в ожесточённый бой с вооружённой группировкой на территории заброшенного завода.

Робот сбегает из компании Megatech Body Co., Ltd. Девятый отдел берет его под стражу, но обнаруживает, что внутри находится «Кукловод». Кукловод заявляет команде Арамаки, что он — «форма жизни, спонтанно возникшая в море информации». Вскоре после того, как он просит политического убежища, его похищают неизвестные.

Кусанаги приходит в себя после погружения в сознание Кукловода. Хотя теперь им известна истина о произошедшем, Кусанаги время от времени продолжает ощущать присутствие Кукловода. Отряд штурмует судно, используемое террористической группировкой, и Кусанаги по ошибке убивает её главаря.

Запись инцидента попадает в СМИ благодаря неизвестным лицам, и Кусанаги обвиняют в хладнокровном убийстве террориста. Полагая, что за кулисами действуют спецслужбы Горантла, Кусанаги начинает собственное расследование, однако сама оказывается на скамье подсудимых.

Кусанаги лишается своего кибернетического тела, которое оказывается уничтожено огнем противника, и вместе с Бато покидает место боя, существуя лишь в виде мозга. Они направляются в убежище Бато, чтобы найти для нее новое тело, однако в режиме изоляции с ней устанавливает контакт Кукловод — сущность, которую считали уничтоженной.