草雉素子从陆军“501机关”独立得到自由，与此同时，新型机器人罗吉库玛被不明黑客入侵，在运送罗吉库玛的途中，素子遭到了枪火袭击。

2027年，第四次非核大战结束一年后，饱受战火摧残的NEWPORT-CITY内，自跑地雷引起的爆炸事件和涉嫌军火买卖与收受贿赂的军人真室中佐（宫内敦士 配音）丧命事件不断搅扰着城市的安宁。阴雨连绵的夜里，公安9课课长荒卷大辅（塾一久 配音）为了回收藏有重要情报的义体与电子脑挖开了真室中佐的坟墓，谁知在此关键时刻，坟地的另一边冰冷的枪管对准荒卷等人。来者隶属陆军机密部队501机关，是除脑部以外全身都经过机械改造的生化人草薙素子（坂本真绫 配音），她此行的目的正是为了洗刷视若生父一般的真室中佐所背负的污名。        另一方面，拥有不眠之眼的前特种部队队员巴特（松田健一郎 配音）怀疑素子正是爆炸事件的主谋，新滨县警陀古萨（新垣樽助 配音）则就枪杀事件和娼妇谋杀事件的共同之处展开调查。与此同时，501机关的现任长官库露兹中佐（浅野麻由美 配音）和义体化代理商们密切注视着素子的一举一动。伴随着神秘病毒"Fire Starter"的出现，攻壳机动队的前传拉开序幕……

第四次非核大战一年后的2027 年，在还留有战争痕迹的新滨市，发生一起疑似收贿的军人遭到枪杀的案件。雨幕中，公安‧荒卷大辅为了找寻军人的电子脑而潜入墓地，却遭到想证明上司清白的草薙素子持枪抵住身后。但是，追查这起案件的并非只有草薙一人，拥有「不眠之眼」的巴特怀疑她就是爆破杀伤事件的犯人，因而紧咬着不放；以及正持续追查枪击案与娼妓命案间共通点的新滨县的刑警‧德古沙。此外，「501 机关」的徕津中佐也正注视着草薙的行动。为了寻找自身的未来与理想，草薙的本能将自此觉醒（ARISE）……。

圣诞之夜，卡森共和国水企业和哈里曼达拉公司签订协议的大厦门外，无数群众声讨抗议。而就在此时，担任护卫的警察机动部队突然掏枪对示威群众展开无差别屠杀。血腥恐怖的事件背后，神秘病毒“火种”若隐若现。在与不明敌人对决过程中，草薙素子（坂本真绫 配音）和独立机动部队的同伴们救下了全身义体的少女津田艾玛（茅野爱衣 配音），其身上似乎隐藏着利用虚拟记忆进行恐怖活动的事实。公安9课课长荒卷大辅（塾一久 配音）拒绝将其交给陆军情报部穗积上校（庆长佑香 配音），而是命令草薙将艾玛护送至501机关接受调查。草薙在少女身上不仅发现两个灵魂的存在，更触摸到了被官方、军方可以隐藏的悲惨真相…… 　　本片根据士郎正宗的原作改编，为攻壳机动队前传“ARISE”的第四部。

电视动画《攻壳机动队ARISE ALTERNATIVE ARCHITECTURE》是剧场版《攻壳机动队ARISE》的TV再编集，除了剧场版全4话的内容之外，还将增加2话全新的章节，而新作的内容也与2015年上映的《攻壳机动队 新剧场版》内容有所关联。

改编自著名同名动漫系列作品。《攻壳机动队》讲述了在未来社会，人的各种组织器官都可以用人造的代替，人和机器的界限越来越模糊。主角素子少佐就是…

公元2029年，未来世界是高科技与信息化的世界。人类生活水平的提高伴随着犯罪活动的高科技化，于是，专门镇压高科技犯罪的特殊部队——公安9课成立了。队长草薙素子，作为一位全身“义体化”的女警，带领公安9课不断展开行动。 是次，公安9课帮助公安6课秘密解决了一位程序员外逃他国的麻烦琐事，又卷入传说中的黑客“傀儡师”的犯罪事件。当行动陷入僵局之际，傀儡师竟然不请自来，出现在公安9课！素子与她的战友们，不知不觉地被卷入了一场涉及政府的阴谋之中。

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。