No ano 2032, Bato, um ciborgue detetive da unidade antiterrorista da segurança pública Seção 9, investiga o caso de um robô feminino criado exclusivamente para o prazer sexual que matou seu dono.
A animação segue o começo da carreira de James Vega, enquanto ele lidera um esquadrão de elite das Forças Especiais em batalha contra uma ameaça aliens conhecida como The Collectors. Baseado em uma colônia em um sistema estrelar remoto, Vega e seus soldados devem proteger os civis dessa cruel invasão.
A história se passa em Kojima, prefeitura de Okayama no ano 2020, dois dias após a data programada dos Jogos Olímpicos de Tokyo. Kokone vive com seu pai, que está sempre trabalhando na modificação de carros. Quando ela começa a investigar um sonho estranho que tem se repetido, Kokone descobre um segredo sobre sua família.
Um suicídio misterioso e uma série de fugas de robôs não tripulados provocam uma investigação da polícia sobre o suspeito software a bordo de milhares de robôs industriais em torno de Tóquio.
Após a morte de seu pai, que deixou uma carta que nunca foi além de um cumprimento, Momo se esforça para lidar com sua dor e culpa, e se encontra distanciada de sua mãe. Quando elas se mudam para uma nova casa em uma ilha remota no Mar Interior de Seto, Momo faz amizade com um menino e sua irmã mais nova perceptiva, um carteiro tímido e três yōkais patifes. Com a ajuda deles, Momo se prepara para mergulhar em sua nova vida na ilha.
Ambientado após os eventos de Arise, o filme envolve o assassinato do Primeiro-Ministro do Japão que é publicamente descrito como o "maior evento desde a guerra". Cabe a Secção de Segurança Pública 9, liderada pelo Major Motoko Kusanagi, descobrir a verdadeira natureza do assassinato. Eles são auxiliados pelo filho do Primeiro-Ministro, Osamu Fujimoto.