Dans un Japon futuriste régi par l'Internet, le major Motoko Kusunagi, une femme cyborg ultra-perfectionnée, est hantée par des intérrogations ontologiques. Elle appartient, malgré elle, à une cyber-police musclée dotée de moyens quasi-illimités pour lutter contre le crime informatique.
Le jour où sa section retrouve la trace du 'Puppet Master', un hacker mystérieux et légendaire dont l'identité reste totalement inconnue, la jeune femme se met en tete de pénétrer le corps de celui-ci et d'en analyser le ghost (élément indéfinissable de la conscience, apparenté à l'ame) dans l'espoir d'y trouver les réponses à ses propres questions existencielles...