神尾观铃（川上伦子 配音）自小体弱多病，孱弱的身体令她无法去学校上课，只能整日待在家中。然而，观铃却并没有因此而变得郁郁寡欢，因为她相信，自己总有一天会遇见传说中的那个少年。国崎往人（小野大辅 配音）是一位旅行中的人偶师，他一直在寻找母亲所告诉他的“在空中的少女”。当往人遇见观铃之时，他发现，也许观铃正是他想要寻找的那个人。
值此危急时刻，公安九课少校的草薙素子（坂本真绫 配音）率领队员巴特（松田健一郎 配音）、陀古萨（新垣樽助 配音）等人迅速展开行动，与恐怖分子和黑客展开连番恶斗。这支个性满满且身怀绝技的机动部队，还要追溯到2027年6月的某天。时任陆军机密部队501机关中佐的真室在街头被人杀害，公安9课课长荒卷大辅（塾一久 配音）在墓地与生化人草薙素子首次邂逅。后者接受荒卷的委托追查真相，在这一过程中和巴特等人邂逅。这正是一段传奇部队“攻壳机动队”成立前夕的故事…… 本片根据士郎正宗的原作改编。
