Nu Motoko Kusanagi geen verantwoordelijkheid meer heeft tegenover de '501 Secret Unit', leert ze orders aan te nemen van Aramaki, hoofd van 'Public Security Section 9'. Er is namelijk iemand die een Logicoma (Logistics Conveyer Machine) heeft gehackt. De vraag is waarom. Binnen 'Public Security Section 9' ontstaan twee rivaliserende groepen. Aan de ene kant een groep onder leiding van Batou, die de hulp vraagt aan voormalig inlichtingenofficier Ishikawa en voormalig luchtartillerie-expert Borma. Aan de andere kant dwingt majoor Kusanagi de topsniper Saito zich bij haar team toe te voegen. De politie-agent Paz sluit zich vrijwillig aan bij haar team. De twee rivaliserende groepen vechten om een man die valse herinneringen heeft omtrent een vluchtelingenoperatie.

Deze prequel speelt zich af voor de originele 'Ghost in the Shell'-films. Het speelt zich af in het jaar 2027, een jaar na de vierde (niet-nucleaire) wereldoorlog. Verschillende bureaus bestrijden cybermisdaad in de metropool Newport City. Wanneer een bom in de stad is afgegaan, begint de cyborg-hacker Motoko Kusanagi in dienst van het leger en lid van de '501 Secret Unit' een onderzoek. Hierbij raakt ze al snel verstrengeld in een gevaarlijk onderzoek naar de ontplofte bom.

De stad wordt opgeschrikt door twee terroristische aanslagen. Enerzijds trachten Motoko en Batou een terroristische organisatie te stoppen die een gedeelte van de stad probeert in te nemen. Anderzijds onderzoekt Togusa een bomaanslag op een dam, waarbij een man met een prothetisch been is omgekomen. Ogenschijnlijk lijken de zaken niet met elkaar te maken te hebben, maar langzaamaan wijzen alle sporen naar de nieuwe liefde van Motoko, Akira Hose, een specialist in prothetische onderdelen.

De spanningen nemen toe in New Port City als demonstraties worden gehouden voor de belangen van buitenlandse kartels. De situatie escaleert wanneer de oproerpolitie uit het niets het vuur opent op het publiek. Ze blijken te zijn ge-cyberhackt door de terrorist ‘Fire Starter’. Onder leiding van Motoko Kusanaki onderzoekt Unit 9 het incident en proberen ze de waarheid te achterhalen.

Kusanagi's team wordt ingehuurd om een onschuldig ogende gijzeling op te lossen, maar het is niet meer dan een list om haar team weg te krijgen bij het echte doelwit. Een eind verderop wordt een succesvolle aanslag gepleegd op de eerste minister van Japan. Kusanagi en haar team worden alsnog op de zaak gezet en ze krijgen hulp van de zoon van de eerste minister om de dader te ontmaskeren.

Motoko en haar team komen eindelijk dicht bij de makelaar van Fire-Starter, maar het wordt spannend als ze een achtergrondrol moeten spelen in een geheime operatie.