Corre l'anno 2029, il maggiore Motoko Kusanagi è il leader della Nona Sezione, una squadra speciale fondata dalla commissione nazionale di pubblica sicurezza giapponese, il cui compito è quello di combattere i crimini informatici e legati alla tecnologia. La donna in realtà ha fatto sostituire il proprio corpo umano con uno robotico, nel quale ha trasferito le informazioni contenute nel proprio cervello. Il nemico principale della squadra è il "Progetto Top Secret 2501", detto anche "Il Burattinaio", un cyber criminale che ha commesso un gran numero di reati prendendo il controllo della mente umana. Durante le investigazioni, emerge che Il Burattinaio non è una persona reale, bensì un progetto di intelligenza artificiale autonomo, anch'esso creato dalla commissione nazionale di pubblica sicurezza giapponese, che ne ha perso il controllo. Per fermarlo, Kusanagi decide di fondere la sua mente con quella del Burattinaio...