连续的破坏活动出现在东京湾附近。城南署的刑事久住及秦负责此案的调查工作。调查中，秦认识了担任大学讲师的冴子，并渐渐地对她产生了好感。之后，秦与久住在东京湾上的储备基地遭遇了将人类一个个吞噬的异型怪物，原以为这个怪物就是连续袭击事件的真正凶手，没想到怪物遗留于现场的肉块，却让整个事件产生了翻天覆地的大转变，事件的内幕波及到了警视厅、防卫厅及特车二课，甚至还发现了秦所不知道的冴子的另一面。光明下是令人惊愕的真相，黑暗中自卫队已经开始行动。正当秦不知所措之时，怪物再度出现于东京湾。为了结束这场悲痛的战役，机动警察部队挺身而出。

2002年冬天，横浜大桥突然被战斗机炸毁，媒体虽然报导此为自卫队战机所为，但实际上这架战机却并不存在。民众广泛对自卫队产生了不信任感。特车二课第二小队的后藤（大林隆介 配音）队长察觉此事与在99年的那场事件中失踪的自卫队队员柘植有关——1999年，日本陆上自卫队的机器人 小队在一次联合国维和行动中遭到全歼。而柘植是特车二课第一小队队长南云（榊原良子 配音）原来的恋人。民众的不信任感达到了顶峰，处于戒严状态的东京面临着大骚乱，人们被即将爆发战争的危机笼罩着。在自卫队王牌队员荒川的帮助下，后藤（大林隆介 配音）和南云追查到了柘植的下落。后藤招集起泉（富永美伊奈 配音）、篠原（古川登志夫 配音）等特车二课原来的成员们，启动PATLABOR机器人进攻柘植的根据地……
本片是押井守导演推出了《机动警察PATLABOR》的第二部剧场版。

1999年的东京，一部军用的机械人在无人的情况自动启动、一个名为帆场瑛一的篠原重工天才程序员自杀；谁也没想到，两起无关事件却会在将来把东京带入恐怖中。从建筑施工现场到人们的日常生活，处处都可以见到一种被称为“Labor”的大型机器人。面对Labor相关犯罪与日俱增的局面，警察局成立了特殊车辆二课，配备专门机器人PatLabor，负责处理特殊事务。Labor到了更新换代的时期，作为机器人大脑的电脑操作系统升级为HOS。正在这时，突然发生多起机器人失控事件，机动警察小队负责调查此事。他们发现这是由与HOS有关的电脑病毒所导致的，而肇事者已经销毁了所有资料行踪不明。在东京湾，制造巨型海上方舟以解决东京土地问题的巴比伦计划已经到了关键时刻，那里集结了全国45%的Labor机器人，这些机器人一旦失控后果将不堪设想……
本片为TV动画《机动警察》的剧场版。

草薙素子之后，巴特与侦探出身的陀古萨结为搭档。近期发生多起机器人偶杀害主人继而自杀的事件，由于受害者家属均无公诉，且死者中有政客与公安官员，于是公安9课派出巴特小组调查此案。杀人人偶皆为荒凉地带公司出品的哈德莉机型，应部分顾客要求，该机型同时具备异性玩伴的功能，巴特从荒凉地带公司出货官遇害入手，卷入与黑帮的战斗，期间有人入侵他的大脑，使其自残。
巴特决定直奔荒凉地带总部，他与陀古萨拜访了择捉岛上的黑客基姆，后者布下系统陷阱，幸有素子提出警告避免陀古萨陷入控制。依靠基姆这条线索，巴特登上了荒凉地带公司设立在海上的工厂船，素子再次降临他的身边，与其并肩作战。

二十一世纪初，人口不断增长，职位和房屋的需求成为了人们首要的问题。
原本的土地已经不足以满足社会的发展，于是日本政府将东京湾对出的海域进行一次大规模的填海造地工程，填平面积总共四十五万平方公尺，把木更津第一人工岛和川崎第二人工岛连接结合，长十五公里的大型防波堤就可以动工。这就不仅代表绕首都圈一周的大环状路完全通车，同时十多个水门亦可利用潮差去排水，最重要就是确保了未来十年东京有四万五千公顷的用地。
由于是以“永恒之都巴比伦”作为蓝本建设的国际大都会东京，于是这“巴比伦计划（Babylon Project）”称得上是本世纪最大海面工程计划。为了加快工作效率，建造更加庞大的建筑物及应付这庞大的工程，于是发展出专为工业使用的大型机械人，称之为Labor。
他们被广泛使用后，除增加了建筑的效率、解决了房屋问题外，亦增加了不少的就业机会；不过与此同时亦衍生出了一个新的问题，就是Labor犯罪案件的频发。这些可能只是醉酒驾驶，又可能只是驾驶者的意气用事，或者是不法份子把Labor改装为犯罪工具。不过这一切一切不仅使周遭的环境破坏,更使社会秩序混乱。
社会迈入了新时代，人类已经制造出可以操作的机械人来代替他们从事某些危险及繁重的工作，这些机械人常应用在工程建筑领域。但是正因为机械人的强大力量，使得犯罪分子也蠢蠢欲动。因此作为国家工具之一的警察部队自然也会有相对应的机构来应付机械人事件的发生。
在这个极其特殊时代的不安定状况下，日本警示厅警备部于是决定成立了一个全新部门――特车二课（Special Vehicles Section 2），以专门打击Labor相关的犯罪案件。而这种警队专用的Patrol-Labor（巡逻警用机械人）被称为Patlabor！

二战后的十数年，日本从战败的阴影中逐渐走出，进入了经济高度增长的时代。然而强硬的经济政策也导致失业率的不断攀升，各种反政府武装势力不断抬头，安定的社会治安荡然无存。为了应对这一难题，政府建立了拥有高度自主权的首都圈治安警察机构，通过精良的装备和果断的武力来打击以“党派”为首的反政府组织。随着经济不断发展，崇尚暴力的首都圈警察和“党派”逐渐遭到民众的厌弃和孤立。
在一次激烈血腥的交战中，隶属“党派”的少女阿川引爆炸弹自杀，目睹这一幕的首都圈警察成员伏一贵心灵受到前所未有的冲击。这一刻起，他的人生悄悄发生转变……
本片荣获2000年每日电影最佳动画片奖、1999年葡萄牙国际奇幻电影节最佳动画片奖和评委会奖。

战斗机飞行员函南优一（加濑亮配音）来到基地报道，等待他的是全新的生活环境与熟悉的飞行战斗。在这里，函南优一遇到了各式各样的战友，与不苟言笑的长官草薙水素（菊地凛子配音）。函南优一获得了一架新战斗机，但是，基地里的战友们都对战斗机的前任驾驶员缄默不语。于是函南优一开始留意相关的消息，他渐渐知道，前任驾驶员已经去世，而事件本身与草薙水素有莫大的关系。随着调查的深入，函南优一逐渐发现惊人的真相，而他每天与敌人的战斗，似乎也隐藏着他不知道的意义。

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。