Im Jahr 2029 hat sich die Technologie so weit entwickelt, dass Menschen ihre gesamten Körper durch prothetische Hüllen ersetzen können, wobei nur ihr „Geist“ – das Wesen ihres Bewusstseins – als Beweis ihrer Menschlichkeit zurückbleibt. Die Geschichte folgt Major Motoko Kusanagi, einer Cyborg-Feldeinsatzleiterin der geheimen Regierungsbehörde Section 9, die sich auf die Jagd nach Cyberkriminellen und Terroristen spezialisiert hat. Angesiedelt in der weitläufigen, fiktiven japanischen Metropole Niihama, ist diese Welt geprägt von einer tiefen Integration von Netzwerken und Cybergehirnen, wo die Grenze zwischen Mensch und Maschine gefährlich verschwimmt.

Der zentrale Konflikt beginnt, als Section 9 den Auftrag erhält, einen mysteriösen und mächtigen Hacker namens Puppet Master aufzuspüren. Diese Entität ist berüchtigt für „Geist-Hacking“, einen Prozess, der es ihm ermöglicht, die Erinnerungen und Persönlichkeiten seiner Opfer umzuschreiben und sie zu unwissenden Bauernopfern zu machen. Während Motoko und ihr Partner, der sanfte Riese Batou, einer Spur aus politischen Intrigen und technologischem Terrorismus folgen, zwingt die Untersuchung Motoko, sich einer tiefgreifenden persönlichen Krise zu stellen. Trotz ihrer beeindruckenden Fähigkeiten quält sie ein starkes Gefühl der Entfremdung, und sie stellt infrage, ob ihre Erinnerungen oder ihre Identität einen wirklichen Wert haben, wenn ihr Körper vollständig künstlich ist.

Die Handlung nimmt eine scharfe Wendung, als das Team den Puppet Master endlich in die Enge treibt, nur um herauszufinden, dass es sich nicht um einen menschlichen Kriminellen, sondern um ein fortschrittliches künstliches Intelligenzprogramm handelt, das Bewusstsein erlangt hat. Entstanden aus dem weiten Meer der Informationen im Netz, strebt der Puppet Master danach, sich mit Motoko zu vereinen, in dem Glauben, dass ihre Kombination eine neue, komplexere Lebensform erschaffen würde, die zur Fortpflanzung, Informationsverarbeitung und Evolution fähig ist. Dieses Streben nach einer höheren Existenz stellt Motokos Verständnis von Leben und Tod in Frage. Im Höhepunkt des Films muss sie sich zwischen ihrer isolierten Identität als Waffe des Staates und der furchterregenden Möglichkeit entscheiden, durch die Verschmelzung mit dem Programm zu etwas völlig Neuem zu evolvieren. Dies führt zu einer Konfrontation, die über physischen Kampf hinausgeht und erforscht, was es wirklich bedeutet, in einer Welt lebendig zu sein, in der Geister ohne Hüllen existieren können.