В недалеком 2029 году сети и компьютеры развились до того, что появилась возможность создавать высокотехнологичных киборгов с полной интеграцией в Сеть. Главная героиня Кусанаги Мотоко - киборг, с человеческим разумом внутри кибернетического тела, майор Девятого отдела, созданного для спецопераций правительства. В Сети объявляется некий Кукловод, манипулирующий людьми через ту же Сеть, заставляя их действовать в его интересах. Его поимкой и занимается Девятый отдел. Но не все так просто, Кукловод оказывается разумным вирусом, разработанным "коллегами" из Шестого отдела для промышленного шпионажа и т.д., в деле оказывается замешана политика...

Близкое будущее, 2032 год. Техника достигла невиданного прогресса. Это мир, который люди разделяют с киборгами и роботами. Бато — детектив отдела полиции по борьбе с терроризмом. Он — живой киборг, оснащённый искусственными руками, ногами и прочими частями тела. Остался лишь его прежний мозг да память о ней, о Мотоко Кусанаги. Вместе с напарником Тогусой Бато привлечён к расследованию серии убийств роботами своих владельцев, причём все роботы относятся к эспериментальной модели секс-андроидов фирмы Locus Solus. Компания предпочла бы замять дело, отозвав роботов с рынка и договорившись с родственниками погибших. Но Бато и Тогуса — не из тех, с кем можно заключить полюбовную сделку.

В будущем грань между дигитальным и физическим мирами заметно стёрлась, кибертроника изменила жизнь человечества до неузнаваемости, создав новый синтетический уровень существования и сведя людей в единую Сеть. Однако сближение живых организмов и машин оказалось чревато опаснейшими последствиями, предоставив злоумышленникам невиданные доселе возможности манипулирования человеческим сознанием. Для предотвращения подобных технопреступлений и был создан Девятый Отдел. Это элитное подразделение полиции сканирует как физический, так и кибернетический миры для выявления вредоносной деятельности хакеров, кибер-террористов и взбесившихся машин. В случае необходимости на поимку преступников отправляется оперативная группа профессионалов, каждый из членов которой наделён особыми качествами. Бато, человек, начинённый электроникой, обладает стальными глазами и мощными бицепсами из титаниума. Детектив Тогуса, человек без каких-либо кибер-добавок, обогащает команду своей иррацинальной интуицией. Ведёт группу неотразимая Матоко Кусанаги, киборг с сознанием, близким к Божественному откровению. Когда в действии такая блестящая группа, прикрываемая в политической сфере шефом Девятого Отдела Арамаки и снабжённая впечатляющей военной технологией, мир может спать спокойно.

Прошло два года после событий, описанных во втором сезоне сериала, Мотоко Кусанаги уже покинула 9-й отдел, который за это время разросся до команды из 20-ти полевых оперативников во главе с Тогусой. Сотрудники 9 отдела сталкиваются с несколькими странными случаями, которые приводят их к главному подозреваемому, высококлассному хакеру по прозвищу Кукольник (Кугатсу Маваси).
Во время расследования пути Бато и Мотоко пересекаются. Она предупреждает его не приближаться к обществу Solid State (Общество, обеспечивающее стабильность государства).