Tulevaisuuden Japanissa nuori Motoko Kusanagi (Scarlett Johansson), joka tunnetaan myös nimellä Major Mira Killian, johtaa eliittiryhmää nimeltä Osasto 9, jonka tehtävänä on taistella kyberterrorismia ja teknologisia rikoksia vastaan.Tätä peitetoimintayksikköä komentaa Aramaki (Takeshi Kitano), ja siihen kuuluu Batou (Pilou Asbæk), entinen sotilas, jota pidetään yhtenä ryhmän raaimmista agenteista.Vaarallisen tehtävän jälkeen Kusanagin keho kuitenkin vahingoittuu, ja hänelle tehdään leikkaus, jossa hänen aivonsa siirretään robottikehoon.Tämä uusi keinotekoinen keho antaa hänelle mahdollisuuden suorittaa yli-inhimillisiä tekoja, joita hänen työnsä erityisesti vaatii.Perustuu samannimiseen arvostettuun tieteiskirjallisuuden saagaan.