在未来的2029年，公安九课是一个执行各种秘密任务的机构，在市容很像香港的日本城市“新港市”中活跃。九课因为不顾正当程序的自作主张，强硬行事，往往与政府其他部门起冲突，例如负责外交的公安六课就与九课不合。九课之中的重要人物，全身是义体的机械生化人草薙素子，对于自己的现状一直感到不满。她对于自己的身份和存在感有着很深的疑惑，同时也对人类的情感和行为感到困惑。

        有一天，公安九课因为一件外国政要的刺杀未遂案而开始追查神秘的黑客“傀儡师”。傀儡师能透过网络入侵人脑，植入虚拟记忆，再利用记忆被窜改的对象来达成目的。九课的追查并没有成功，但是藏有傀儡师的“灵魂”的机械生化人却自行来到九课。公安六课随后赶来将傀儡师绑走。草薙素子因为在事前就推测出六课的绑架行动而成功拦截傀儡师。

        经过对傀儡师的分析和研究，草薙素子发现原来傀儡师并不是人类，而是公安六课设计来非法操纵人类的电脑程式“2501计划”。2501计划在意外中产生自觉意识，决定逃出六课以求生存，并且要求和草薙素子的灵魂“融合”以求进一步发展。草薙素子开始思考自己和2501计划的关系，同时也感到自己的身份和存在意义受到威胁。她开始思考自己的人性和机械性的边界，以及自己的未来。

        草薙素子最后在同事巴特的协助与掩护下完成融合并且脱离政府掌握，下落不明，其意识与整个网络融合。这个结局充满着未知和神秘，也让人深深地思考人性和科技的关系。