En el año 2029, la ciudad de Niihama se ha convertido en una metrópolis tecnológicamente avanzada. Gracias a los grandes avances en cibernética, sus ciudadanos pueden sustituir sus miembros por piezas robóticas. El mundo está ahora más interconectado que nunca, y la Sección 9 de Seguridad Pública de la ciudad es responsable de combatir la corrupción, el terrorismo y otras amenazas peligrosas tras este cambio hacia la globalización. La tenaz Mayor Motoko Kusanagi, de la Sección 9, encabeza un caso en el que está implicado un misterioso hacker conocido sólo como el «Puppet Master», que deja un rastro de víctimas despojadas de sus recuerdos.

Como muchos en este mundo futurista, el cuerpo del Puppet Master es casi totalmente robótico, lo que le confiere un poder increíble. A medida que Motoko y sus subordinados siguen la pista del enigmático criminal, otras partes -incluida la Sección 6- comienzan a involucrarse, obligándola a enfrentarse a la naturaleza extremadamente complicada del caso. Reflexionando sobre varias cuestiones filosóficas, como el sentido de su propia vida, Motoko pronto se da cuenta de que quien le proporcionará esas respuestas no es otro que el propio Puppet Master.

En el ocaso de su primer año de instituto, Arata Kouda conoce a una extraña criatura pajaroide que se hace llamar Kujima y parece tener hambre, por lo que Arata lo invita a su casa. Allí es donde Kujima conoce al hermano mayor de Arata que vive encerrado preparando su próximo examen de ingreso a la universidad. Tras este intenso encuentro, Kujima decide tomar vía libre para pasar el invierno en su casa durante el invierno hasta que llegue la cálida primavera.