В 2029 году город Ниихама представляет собой высокотехнологичный мегаполис, где распространена практика замены биологических органов и конечностей на кибернетические имплантаты. Повсеместная интеграция с глобальными сетями создала новые угрозы информационной безопасности. Для противодействия киберпреступлениям, коррупции и терроризму был сформирован 9-й отдел общественной безопасности. Возглавляемая майором Мотоко Кусанаги группа начинает расследование деятельности хакера, известного под псевдонимом "Кукловод".

Деятельность Кукловода характеризуется хищением воспоминаний у его жертв. Почти полностью механизированное тело преступника обеспечивает ему значительные физические преимущества. В ходе расследования команда майора Кусанаги сталкивается с противодействием со стороны других государственных структур, включая Отдел 6, что осложняет операцию. В процессе поисков Мотоко Кусанаги анализирует природу собственной идентичности и границы между человеком и машиной, приходя к выводу, что разгадка может быть найдена только при непосредственном контакте с Кукловодом.