Im Jahr 2029 sind viele Menschen Cyborgs, die ihren Körper ganz oder teilweise durch künstliche Implantate ersetzt haben. Nur das Gehirn lässt sich nicht ersetzen. Wohlverpackt in einer Biokapsel (der sogenannten Shell) steckt in jedem Cyborg ein Gehirn und darin sein Geist (Ghost), also das Ich, die Identität und Persönlichkeit.

Um so bedrohlicher ist daher das Auftauchen eines unbekannten Hackers, der seinen Spitznamen Puppet Master der Tatsache verdankt, dass er die Sicherheitsbarrieren der Shells überwinden und Ghosts direkt manipulieren kann. Seine Opfer verlieren ihre Identität und begehen Verbrechen für ihn und seine Auftraggeber.

Für Major Motoko Kusanagi ist diese Bedrohung sogar sehr persönlich: Durch ihre Arbeit für die streng geheime Sektion 9 (die Problembeseitiger des Innenministeriums) hat sie zwar einen hochmodernen Cyborg-Körper mit übermenschlichen Kräften, aber ihr Ghost, ihre Identität, ihr einzig verbliebenes Originalteil, ist nicht ersetzbar.

Wie auch bei Blade Runner führt die Beschäftigung mit dem künstlichen Menschen letztendlich zur Frage, was überhaupt der Mensch ist. Eines Tages wird die Sektion 9 auf die Suche nach dem Puppet Master geschickt. Er soll ein aggressiver Hacker und Cyber-Terrorist sein, der sich in die neuro-kybernetischen Implantate von staatstragenden Persönlichkeiten einhackt und somit die Politik manipuliert. Doch die gefassten Manipulatoren sind immer bloß selbst Manipulierte eines Netzwerkes.

Irgendwie scheint dieses fluide Netzwerk einen eigenen Ghost kreiert zu haben, der sich anstatt in ein organisches Gehirn in den Schädel einer Shell gesetzt hat. Diese Kreatur, die es eigentlich gar nicht geben dürfte, beantragt bei Sektion 9 politisches Asyl, wird daraufhin entführt und als Kusanagi sie schließlich befreit, stellt sich heraus, dass dieser Ghost nur sie gesucht hat. Er (in einem weiblichen Körper) will mit ihrem Ghost verschmelzen, um dadurch das zu erlangen, was ihm zum definitionsgemäßen Leben fehlt.

Kusanagi selbst sucht ebenso nach Antworten. Denn ein echter Mensch ist sie nicht, aber sie wurde mit der Überzeugung geschaffen, einer zu sein. Letztendlich findet sie wohl eine Antwort und wird, da ihre alte Shell beim Endkampf zerstört wird, in der Shell eines jungen Mädchens reaktiviert. Ihre Antwort bleibt dem Zuschauer verborgen, dennoch gibt es einen deutlichen Hinweis darauf. Im finalen Filmabschnitt erklingen pointierende Worte: Als ich ein Kind war, waren meine Gedanken und Gefühle die eines Kindes. Jetzt bin ich erwachsen geworden und kindliche Weisen sind mir fern. Wir sehen jetzt durch einen Spiegel ein dunkles Bild; dann aber von Angesicht zu Angesicht. Jetzt erkenne ich stückweise; dann aber werde ich erkennen, wie ich erkannt bin. Das ist ein Zitat des 1. Briefes von Paulus an die Korinther 13:11, dem Hohelied der Liebe. In der neuen deutschen Synchronisation wurden diese Zeilen etwas abgeändert.

Sie tritt zum Schluss ab mit dem Plan, andere Ghosts mit ihren Gedanken zu infizieren und damit sich zu reproduzieren. Wenn diese Interpretation richtig ist, dann stellt der Wille zur Reproduktion den wahren Sinn der menschlichen Existenz dar und nicht der Wille nach Unsterblichkeit, denn diese hatte sie als Cyborg schon zuvor. Dennoch wird diese These durch eine Aussage des Nachfolgers Innocence widerlegt, was die Kontroversität der beiden Begriffe bzw. wie wir sie sehen verdeutlicht. Den Menschen trennt nur noch eine Hülle (Shell) vom kollektiven Bewusstsein, dem „Nirvana“. Dennoch entscheidet man sich dafür, diese „Membran“ aufrecht zu erhalten. Das Einfließen in das Netz bedeutet die Befreiung von der Kontroversität menschlicher Zwänge. Der Ghost verlässt die Shell. – Alles ist Ghost. Erst die Shell trennt den Menschen von der Unsterblichkeit und macht ihn zerbrechlich. Dem Begriff der Reproduktion wird dabei die Anmerkung beigelegt, dass er auch ein geistiges Phänomen ist, was die Trennung von Unsterblichkeit und Reproduktionsfähigkeit relativiert. Durch das Eintauchen in das Netzwerk erlangt die Shell das gesamte Wissen der Welt.