Dengan hilangnya Mayor Motoko Kusanagi, Batou dari Seksi 9 ditugaskan untuk menyelidiki serangkaian pembunuhan mengerikan—sepertinya dilakukan oleh gynoid yang rusak, atau robot seks. Namun, ketika sebuah gynoid yang rusak meninggalkan pesan misterius untuk Batou, ia mulai mempertanyakan penyebab malfungsi mereka. Dugaan pembunuhan bermotif politik dan keberadaan “hantu” ilegal segera muncul, menarik Batou dan rekan kerjanya Togusa ke dalam jaring konspirasi yang berbahaya.

Seiring berjalannya penyelidikan, batas antara manusia dan mesin semakin kabur, dan kenyataan serta persepsi menjadi tak terbedakan. Menghadapi musuh-musuh aneh dan berbahaya, Batou dan Togusa menjelajahi dunia futuristik yang dipenuhi mesin dan boneka hidup, namun sepenuhnya kehilangan kemanusiaan.