No ano de 2029, a cidade de Niihama tornou-se uma metrópole tecnologicamente avançada. Devido a grandes avanços na cibernética, seus cidadãos podem 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 rumo à globalização. A determinada Major Motoko Kusanagi da Seção 9 lidera um caso envolvendo um misterioso hacker conhecido apenas como o "Mestre dos Marionetes", que deixa um rastro de vítimas desprovido de suas memórias. Como muitos neste mundo futurista, o corpo do Mestre dos Marionetes é quase inteiramente robótico, conferindo-lhes um poder incrível. Enquanto Motoko e seus subordinados seguem o rastro do enigmático criminoso, 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 será ninguém menos que o próprio Mestre dos Fantoches.