인간이 기계 몸인 의체에 정신을 연결하는 초고도 전뇌화 기술이 발전한 미래. 정부의 범죄 대응 조직인 공각기동대의 9과는 정부 주요 인사의 네트워크망에 해킹을 시도하는 유능한 해커 ‘인형사’의 존재를 접하고 뒤쫒는다.
팀의 유능한 전투원이자 사이보그인 쿠사나기 소령과 바토는 끈질긴 추격으로 해킹에 가담한 남자를 확보하는 데 성공한다. 하지만 심문 결과 남자는 인형사에 의해 모든 일상 기억이 조작된, 영혼 혹은 마음에 해당하는 고스트가 체내에 없는 껍데기나 다름없을 뿐이었다.
그러다 고속도로에서 차에 치인 의문의 여성형 의체가 9과에 이송되면서 사건은 전환점을 맞이한다. 의체는 누군가 제조 공장인 메가시티 시스템에 잠입해 만든 결과물이었는데, 마침 의체를 회수하겠다며 6과 간부들이 9과를 찾아온다.
그런데 동력을 끊어둔 의체가 돌연 의식을 회복하더니, 프로그램인 자신도 하나의 생명체이며 이름은 ‘프로젝트 2501’이라며 알 수 없는 이야기를 늘어놓는다. 기회를 노리던 6과 간부들은 투명화 기술인 광학미채를 사용한 병력들과 의체를 납치해 9과를 빠져나간다. 이에 9과는 6과를 적으로 돌리고 주요 병력들이 의체를 회수하러 나서는데.

작품의 제목인 공각기동대의 ‘공각(空殼)’는 공격하는 껍데기라는 뜻으로, 전뇌화를 거친 요원들이 전투 껍데기인 사이보그 몸으로 기동대 활동을 하는 설정을 상징하고 있다. 그런 설정에 맞게 이야기 초반 9과의 해킹범 추격 과정에는 화려한 추격 액션 장면이 등장하고 이야기에 바로 몰입할 수 있었다.

하지만 작품의 핵심이자 스토리 전체를 관통하는 것은 기동대의 액션 장면이 아닌 사이보그의 자아 성찰 의문에 있다. 먼저 쿠사나기는 인간에서 사이보그가 된 자신에게도 고스트(영혼)가 있는지, 있다면 어디에 얼마나 존재하는지 끊임 없이 생각하고 고민하는 모습이 나온다.
이어 9과로 보내진 프로젝트 2501의 의체를 조종하던 정신 역시 자신은 프로그램이지만 하나의 온전한 생명체라고 주장한다. 내세운 근거라면 일단 생명체란 유전자가 만든 기억 시스템에 의해, 즉 인간은 자신과 관련된 다양한 기억으로 개인이란 존재가 성립한다. 마찬가지로 컴퓨터의 외부 기억, 즉 정보의 바다에서 탄생한 자신도 생명체라는 것이 이 의체의 논리이다.
이건 지금 인간의 기준으로 생각하면 한낱 개소리일 수 있겠지만, 기술이 많이 발전한 미래 어느 시점에 AI나 컴퓨터 시스템이 자아를 가졌을 때 충분히 나올 수 있는 소리라고 느낀다. 그런 점에서 작품이 설정한 초과학기술 사이버펑크라는 배경 설정과도 성격이 잘 맞아 떨어진다.

내용이 결말에 이르렀을 때 의체는 자신을 회수하러 온 쿠사나기에게 모종의 제안을 건다. 하지만 예상 못한 일이 발생하고 얼마 뒤 쿠사나기는 완전히 새로운 의체에 이식되어 눈을 뜨는데. 프로젝트 2501의 행방을 묻는 바토의 질문에 의미심장한 대답을 남긴 쿠사나기는 곧장 길을 나서고 이야기도 그렇게 끝을 맺는다.
결말의 이 장면은 관객에게 주는 정보가 다소 모호하지만, 밝은 표정의 쿠사나기를 보면 고스트에 관한 번뇌가 옅어졌다는 것은 확실히 알 수 있다. 이런 결말의 분위기 덕분인지 작품도 마냥 차갑거나 어둡지는 않았고, 미래에 나타난 새로운 형태의 인간이 자신의 존재를 고민하는 이야기를 잘 감상했다는 느낌이 든다.