В 2029 году граница между человеком и машиной почти стирается: кибернетические импланты позволяют заменять конечности, органы и даже значительную часть тела. Майор Мотоко Кусанаги, сотрудница 9-го отдела службы безопасности, сама относится к числу людей с полностью механизированным телом. Её сознание сохраняет человеческую природу, но вопрос о том, где заканчивается личность и начинается программа, постепенно становится для героини не отвлечённой философской темой, а частью собственной жизни. Расследование начинается после серии преступлений, связанных с загадочным хакером, известным как Кукловод. Он проникает в кибернетические системы и вмешивается в память людей, превращая привычные представления о личности, ответственности и свободной воле в предмет следствия.

Кусанаги работает в команде, которой руководит Дайсукэ Арамаки. Рядом с майором действует Батоу - опытный оперативник, доверяющий ей в бою и понимающий цену жизни в мире, где тело можно заменить, а воспоминания - переписать. В отличие от него, Тогуса сохраняет больше человеческих черт и не имеет столь глубокой кибернизации, поэтому его взгляд помогает заметить то, к чему остальные уже привыкли. В расследование также вовлекаются государственные структуры и специалисты, для которых Кукловод представляет не только угрозу, но и источник политических проблем. В японской версии Мотоко Кусанаги озвучивает Ацуко Танака, Батоу - Акио Оцука, Тогусу - Коити Ямадэра.

История соединяет полицейское расследование, научную фантастику, киберпанк и философскую притчу. Неоновые улицы, промышленные окраины, тесные комнаты и цифровые пространства образуют город, где высокие технологии не делают жизнь прозрачнее, а лишь усложняют вопрос о том, кому принадлежит тело и кто имеет право распоряжаться сознанием. Экшен здесь соседствует с долгими паузами, наблюдениями и разговорами о природе разума. Фильм не сводит конфликт человека и машины к простому противостоянию: Кусанаги интересует не только поимка хакера, но и возможность существования новой формы личности, для которой привычные границы живого и искусственного уже не работают.

Фильм основан на манге Масамунэ Сиро «Призрак в доспехах». Режиссёр Мамору Осии переносит её идеи на экран как сдержанное размышление о сознании в технологическом мире, сохраняя детективную основу и военную точность действий 9-го отдела. Центральным становится понятие «призрака» - индивидуального сознания, которое может существовать внутри искусственного тела, но всё равно ищет подтверждение собственной уникальности. Поэтому расследование Кусанаги развивается одновременно в двух направлениях: как операция по установлению личности Кукловода и как внутреннее движение героини к пониманию самой себя.