13 anos atrás, de repente, uma parte de Tóquio quebrou e começou a flutuar no céu. Tóquio foi separada em "Old Tokyo" como a parte que estava flutuando no ar e "New Tokyo", a parte que permaneceu no solo. A comunicação e a interação entre os dois Tokyos eram impossíveis e os anos se passaram. Um dia, uma jovem percebe que a Velha Tóquio vai cair no chão, e ela inicia o caminho perigoso da Velha Tóquio à Nova Tóquio para salvar os cidadãos da crise iminente.
A história do anime se passa em 2027, um ano após o final da quarta guerra não-nuclear. New Port City ainda está se recuperando do pós-guerra, quando ela sofre um atentado provocado por uma mina automotor. Em seguida, um membro de uma unidade militar é morto a tiros. Durante a investigação, a Segurança Pública da Seção Daisuke Aramaki encontra Motoko Kusanagi, a cyborg hacker atribuída a unidade secreta 501 dos militares. Batou, um homem com o "olho que não dorme", suspeita que Kusanagi é a pessoa por trás do atentado. O Polícial detetive Togusa de Niihama está perseguindo seus próprios casos duais da morte a tiros e assassinato de uma prostituta. Motoko está sendo vigiada por Kurutsu, cabeça da unidade secreta do 501 e os agentes ciborgues.
