En 2027, un an après la fin de la quatrième guerre mondiale non nucléaire, une bombe a explosé à Newport City, tuant un important marchand d'armes qui pourrait avoir des liens avec la mystérieuse Organisation 501. Le responsable de la sécurité publique, Daisuke Aramaki, engage Motoko Kusanagi, utilisatrice de cyber-prothèses corporelles et hacker extraordinaire, pour enquêter. Elle est accompagnée de Batou, l'"Œil sans sommeil", qui pense que Kusanagi est une criminelle, du détective Togusa de la préfecture de Niihama, qui enquête sur une série de meurtres de prostituées qu'il pense être liés à l'incident, et du lieutenant-colonel Kurtz de l'Organisation 501, qui souhaite également garder un œil sur Kusanagi.Libérée de ses responsabilités au sein de l'Organisation 501, Motoko Kusanagi doit maintenant apprendre à recevoir des ordres d'Aramaki. Lorsque des forces inconnues piratent le Logicomas, Batou demande l'aide d'Ishikawa, ancien officier de renseignement de l'armée, et de Borma, ancien expert en artillerie aérienne. Kusanagi cherche également à enrôler le sniper d'élite Saito et le policier sous couverture Paz dans la nouvelle section 9 de la sécurité publique. Les deux groupes rivalisent dans une affaire impliquant un homme qui reçoit de faux souvenirs d'une opération de transport de réfugiés.