A história do anime se passa em 2027, um ano após o fim da quarta guerra não nuclear. New Port City ainda está se recuperando das consequências da guerra quando sofre um bombardeio causado por uma mina autopropulsada. Em seguida, um membro militar implicado em subornos para o tráfico de armas é morto a tiros. Durante a investigação, Daisuke Aramaki, da Seção de Segurança Pública, encontra Motoko Kusanagi, a hacker ciborgue de nível mago atribuída à 501ª Unidade Secreta dos militares. Batou, um homem com o "olho que não dorme", suspeita que Kusanagi seja o responsável pelo atentado. O detetive da Polícia da Província de Niihama, Togusa, está investigando seus próprios casos duplos de morte a tiros e assassinato de uma prostituta. A própria Motoko está sendo vigiada pelo chefe da 501ª Unidade Secreta, Kurutsu, e por agentes ciborgues.