Com o desaparecimento da Major Motoko Kusanagi, Batou da Seção 9 é designado para investigar uma série de assassinatos horríveis - aparentemente cometidos por ginóides defeituosos ou robôs sexuais. Mas quando um ginóide defeituoso deixa uma mensagem enigmática para Batou, ele começa a questionar a causa de seu mau funcionamento. Suspeitas de assassinato por motivos políticos e de um "fantasma" ilegal surgem rapidamente, atraindo Batou e seu parceiro Togusa para uma perigosa teia de conspiração.

À medida que a investigação avança, a linha entre o homem e a máquina continua a confundir-se e a realidade e a percepção tornam-se indistinguíveis. Enfrentando inimigos estranhos e perigosos, Batou e Togusa exploram um mundo futurista cheio de máquinas e bonecos vivos, mas totalmente desprovido de humanidade.