Vào năm 2029, Thành phố Niihama đã trở thành một đô thị công nghệ tiên tiến. Do những cải tiến vượt bậc về điều khiển học, công dân của nó có thể thay thế các chi của họ bằng các bộ phận của người máy. Thế giới hiện đang kết nối với nhau hơn bao giờ hết và Bộ phận Công an 9 của thành phố chịu trách nhiệm chống tham nhũng, khủng bố và các mối đe dọa nguy hiểm khác sau sự chuyển dịch sang toàn cầu hóa này.
Thiếu tá Motoko Kusanagi có ý chí mạnh mẽ của Phần 9 dẫn đầu một vụ án liên quan đến một tin tặc bí ẩn chỉ được biết đến với cái tên "Bậc thầy bù nhìn", kẻ để lại dấu vết cho các nạn nhân bị tước bỏ ký ức. Giống như nhiều người trong thế giới tương lai này, cơ thể của Puppet Master gần như hoàn toàn là người máy, mang lại cho họ sức mạnh đáng kinh ngạc.
Khi Motoko và cấp dưới của cô lần theo dấu vết của tên tội phạm bí ẩn, các bên khác bao gồm cả Phần 6 bắt đầu tham gia, buộc cô phải đối mặt với tính chất cực kỳ phức tạp của vụ án. Suy ngẫm về nhiều câu hỏi triết học khác nhau, chẳng hạn như ý nghĩa cuộc sống của chính mình, Motoko sớm nhận ra rằng người sẽ đưa ra những câu trả lời này không ai khác chính là Bậc thầy múa rối.