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。

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。