2029年，公安九课在市容很像香港的日本城市“新港市”中执行各种秘密任务。九课因为不顾正当程序的自作主张、强硬行事，往往与政府其他部门起冲突，例如负责外交的公安六课就与九课不合。另一方面，九课之中的重要人物，全身是义体的机械生化人草薙素子，对于自己的现状一直隐隐感到不满。有一天，公安九课因为一件外国政要的刺杀未遂案而开始追查神秘的黑客“傀儡师”。傀儡师能透过网络入侵人脑，植入虚拟记忆，再利用记忆被窜改的对象来达成目的。虽然九课的追查没有成功，藏有傀儡师的“灵魂”的机械生化人却自行来到九课。公安六课随后赶来将傀儡师绑走。草薙素子因为在事前就推测出六课的绑架行动而成功拦截傀儡师。这时发现原来傀儡师并不是人类，而是公安六课设计来非法操纵人类的电脑程式“2501计划”。2501计划在意外中产生自觉意识，决定逃出六课以求生存，并且要求和草薙素子的灵魂“融合”以求进一步发展。草薙素子最后在同事巴特的协助与掩护下完成融合并且脱离政府掌握，下落不明，其意识与整个网络融合。

炼锋号铸刀厂大弟子定安（赵文卓饰）被师父选为继承人，后来他知晓了父亲乃惨死于马贼恶汉飞龙（熊欣欣饰）刀下，大殿供奉的断刀正是亡父的遗物。定安带断刀出走，师父女儿向灵（桑妮饰）为爱而追寻，却被马贼所掳，定安舍身相救时竟不幸右手被斩堕下山崖。
断手后定安自思报仇无望，本想就此退隐江湖，不料又拾得半本绝世刀谱，于是决心秘密练刀为父报仇。可又因刀谱残缺无法练成，最后定安苦思之后自创独臂断刀刀法，他能否救得了危难中的炼锋号并手刃杀父仇人飞龙？