Com o desaparecimento da Major Motoko Kusanagi, Batou, da Secção 9, é destacado para investigar uma série de assassinatos horríveis, aparentemente cometidos por ginoides defeituosas, ou robôs sexuais. Mas quando uma ginoide defeituosa deixa uma mensagem enigmática a Batou, este começa a questionar a causa da avaria. As suspeitas de assassinato com motivações políticas e de um "fantasma" ilegal surgem rapidamente, atraindo Batou e o seu parceiro Togusa para uma perigosa teia de conspiração. À medida que a investigação avança, a linha entre o homem e a máquina torna-se cada vez mais ténue, e a realidade e a percepção tornam-se indistinguíveis. Confrontando estranhos e perigosos inimigos, Batou e Togusa exploram um mundo futurista repleto de máquinas e bonecas vivas, mas totalmente desprovido de humanidade.