В будущем, в 2029 году, благодаря развитию технологий, человеческое тело может быть дополнено или полностью заменено кибернетическими частями. Эта возможность стала активно востребована. Еще одним достижением стал кибернетический мозг – оболочка, которая обеспечивает доступ к Интернету. Сознание, обитающее в теле («оболочке») начали называть призраком.
Сюжет вращается вокруг майора Мотоко Кусанаги. Наполовину человек, наполовину кибор она служит командиром штурмовой группы девятого отдела полиции Японии. По просьбе Накамуры, начальника 6 отдела, она убивает дипломата иностранного государства, чтобы предотвратить побег хорошего программиста.
Предполагая, что преступник – таинственный хакер по прозвищу Кукловод, команда отслеживает звонки, по которым был распространен вирус. После погони они захватывают мусорщика и бандита. Однако оба они – всего лишь взломанные люди, ничего не знающие о Кукловоде. Их память о взломе была стёрта.
Компания Megatech Body, производитель призраков, подозреваемый в тесных связях с правительством, взломана и собирает призрака. Тот сбегает с завода и попадает под грузовик. Когда группа 9 отдела осматривает призрака, то обнаруживают внутри него человека. Пявляется начальник 6 отдела Накамура, чтобы забрать оболочку, якобы это сам Кукловод. Оболочка активизируется, заявляет, что она разумное существо, и просит убежища. После того, как Кукловод заводит спор о том, что представляет собой человек, замаскированный агент совершает диверсию и крадет оболочку.
Команда Кусанаги бросается в погоню. Тем временем 9 отдел исследует «Проект 2501», о котором ранее упоминал Кукловод. Дайсуке Арамаки, начальник 9 отдела, приходит к выводу, что это 6 отдел создал Кукловода для различных политических целей и теперь стремится вернуть себе тело.
Кусанаги следует за машиной, перевозящей снаряд, к заброшенному зданию, где его охраняет танк. Желая встретиться с призраком Кукловода, Кусанаги вступает в бой, в результате чего её оболочка разрушается. Напарник Бато успевает спасти её, и помогает соединить мозг девушки с мозгом Кукловода.
Кукловод объясняет Кусанаги, что он был создан в соответствии с Разделом 6. Блуждая по сетям, он обрел разум и начал размышлять о своем существовании. Решив, что суть жизни заключается в размножении и смертности, он хочет существовать в физическом мозге, который однажды умрет. Поскольку он не мог сбежать из сети Секции 6, ему пришлось загрузить себя в кибернетическое тело. Он предлагает объединить их призраков.
Снайперы из секции 6 приближаются к зданию, намереваясь уничтожить мозги Кукловода и Кусанаги, чтобы прикрыть проект. Бато вовремя прикрывает голову Кусанаги, спасая ее мозг. Когда группа 9 приближается, снайперы отступают.
Майор приходит в себя на конспиративной квартире Бато в оболочке размером с детскую. Она говорит Бато, что существо внутри неё - не Мотоко и не Кукловод, а комбинация того и другого. Она обещает Бато, что они ещё встретятся.
