Nous sommes en l'an 2035. Les quelques milliers d'habitants qui restent sur notre planète sont contraints de vivre sous terre. La surface du globe est devenue inhabitable à la suite d'un virus ayant décimé 99% de la population.
2029, Newport City. Le Major Motoko Kusanagi, femme cyborg ultra-perfectionnée, à la tête de la Section 9, une unité d’élite anti-terroriste, enquête sur un nouveau cyber-virus capable de contrôler les esprits et d’altérer les souvenirs de ses victimes. Le suspect principal, surnommé le « Marionnettiste », à la réputation aussi mystérieuse qu’insaisissable, devient la cible d’une traque intense sur fond de rivalité avec la section 6, à la solde du Ministère des Affaires Etrangères et de son mystérieux Projet 2501. Écoutant sa voix intérieure, Motoko se lance corps et âme dans une quête sans relâche qui l’amènera à questionner son existence et sa part d’humanité.
Los Angeles 1999. Lenny Nero, flic déchu, mi-dandy, mi-gangster, s'est reconverti dans le trafic de vidéos très perfectionnées qui permettent de revivre n'importe quelle situation par procuration. Un jour, il découvre une vidéo révélant l'identité des meurtriers d'un leader noir.