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。

小学生典道（山崎裕太）与佑价（反田孝幸）等同伴们就烟花升腾而起时是扁是圆展开争论，无果后，众人困惑起来，为了将困惑解决，他们决定趁夏季花火大会的机会去燃放烟花的灯塔上一探究竟。
典道和佑价同时暗恋的同学，早熟的少女奈砂（奥菜惠）因为父母离异怀起心事。一场在典道和佑价之间进行的五十米游泳比赛结束后，奈砂单约胜利者佑价陪她去看烟花，不想对方最终决定同大伙一起去灯塔。奈砂最终拉上比赛失败的典道上路，目的地却变成了火车站甚至更远的东京。